بدون بینایی ربات، ربات‌ها و ربات های صنعتی ماشین‌های کوری هستند که طبق برنامه‌ریزی خود حرکت می‌کنند. آنها به طور دقیق از کدی که عملکردشان را تعیین میکند، پیروی می‌کنند و این امر آنها را برای انجام کارهای تکراری که می‌تواند از نظر فیزیکی برای انسان طاقت‌فرسا و چالش‌برانگیز باشد، ایده‌آل میکند. اکنون که در آستانه‌ی ظهور صنعت ۴.۰ هستیم، ربات‌ها نیز در حال تکامل هستند. این امر به آنها اجازه می‌دهد تا با نیازها و روندهای انقلاب صنعتی چهارم همگام شوند.
محور تکامل رباتیک، ایجاد یک سیستم بینایی ربات برای ربات‌های همکار است. بینایی ماشین یا ربات یکی از ویژگی‌های کلیدی این تکامل است که سطوح جدیدی از دقت و صحت را در فرآیندهای هوشمند خودکار معرفی میکند.
سیستم‌های بینایی به ربات‌های همکار کمک می‌کنند تا وظایفی مانند بازرسی، شناسایی، شمارش، اندازه‌گیری یا خواندن بارکد را انجام دهند. تصویربرداری با سرعت فوق‌العاده بالا و کیفیت لنز، انجام چندین عملیات را در یک فرآیند تسهیل میکند.
یادگیری ماشینی همچنین در رباتیک نیز به کار گرفته می‌شود و به ربات‌های همکار آموزش می‌دهد تا وظایف جدیدی را بر اساس الگوهای داده انجام دهند. این امر به ربات‌های بینایی، مهارت‌های جستجوی پیشرفته و حرکات اصلاحی، مانند حذف همپوشانی‌ها، اعوجاج‌ها یا ناهماهنگی‌ها را می‌دهد.
با این حال، سیستم‌های بینایی در عملکردهای غیر رباتیک نیز مفید هستند. آنها را می‌توان در مکان‌های حساس تولید مانند خطوط نقاله قرار داد تا به بررسی‌های کنترل کیفیت محصول کمک کنند.
در حال حاضر، بیشتر سیستم‌های بینایی ربات برای جابجایی و برداشتن مواد استفاده می‌شوند. نمونه‌هایی از این کاربردهای متنوع بینایی ربات را میتوانید در ربات های پالتایزر ببینید.
بینایی رباتیک چگونه کار میکند؟
ربات‌های همکار از طریق یک یا چند دوربین یکپارچه می‌بینند. حداقل یک دوربین دید ربات روی خود بازوی رباتیک نصب می‌شود که به معنای واقعی کلمه به عنوان چشم دستگاه عمل میکند. در برخی موارد، دوربین‌های اضافی در مکان‌های استراتژیک در سلول کاری ربات همکار نصب می‌شوند. این چیدمان به دوربین اجازه می‌دهد تا زاویه دید وسیع‌تری داشته باشد و به اندازه نیاز داده‌های بصری را برای انجام عملکرد خود در همکاری با کارگران انسانی ضبط کند.
قبل از اینکه دستگاه مستقر شود، ابتدا برنامه‌ریزی و آموزش داده می‌شود تا اشیاء مورد نظر خود را شناسایی کند. دوربین ربات همکار، اسکن‌های دو بعدی یا سه بعدی از شیء می‌گیرد. سپس تصویر در پایگاه داده ربات همکار ذخیره می‌شود و برای تحریک دستگاه جهت حرکت و انجام وظایف خاص برنامه‌ریزی می‌شود.
پس از اتمام برنامه‌ریزی، ربات همکار می‌تواند در نهایت در خط مونتاژ نصب شود.
فرآیند
سه بخش در سیستم بینایی ربات وجود دارد:
ضبط تصویر
دوربین‌ها از اشیایی که وارد فضای کاری یک ربات همکار می‌شوند، فیلم می‌گیرند. اگر چیدمان در نیمه راه خط مونتاژ باشد، احتمال زیادی وجود دارد که سیستم‌های نقاله، محصولات را مستقیماً قبل از ربات‌های همکار تحویل دهند. دوربین/دوربین‌ها شروع به ثبت داده‌های بصری از فاصله محاسبه‌شده می‌کنند. پس از آن، دستگاه تصاویر یا فیلم‌ها را تجزیه و تحلیل کرده و آن را برای تولید یک تصویر واضح بهبود می‌بخشد.
پردازش تصویر
تصویر وارد پردازش‌های بیشتر شده و به صورت پیکسلی تجزیه و تحلیل می‌شود. سیستم رنگ‌ها و شکل ظاهری جسم را با تصویر برنامه‌ریزی شده در پایگاه داده خود مقایسه میکند.
اتصال و پاسخگویی
به محض اینکه دستگاه تشخیص دهد که شیء موجود در تصویر با تصویر از پیش برنامه‌ریزی شده مطابقت دارد، عمل مربوطه را روی شیء قبل از آن انجام می‌دهد.
کل این فرآیند به سرعت و در عرض چند ثانیه اتفاق می‌افتد.
برای روشن شدن موضوع: یک مثال خوب از این فرآیند، سیستم بینایی ربات برای خط تزئین کیک در یک کارخانه کیک است. دو بازوی سفارشی کوبوت در دو انتهای این خط مونتاژ مستقر هستند: یکی از آنها کرم کره‌ای را روی کل کیک پخش میکند، در حالی که دیگری طرح‌های پیچیده تزیین را روی آن اجرا میکند. یک تسمه نقاله کیک‌ها را می‌آورد و قبل از انتقال آنها به بازوی تزیین، ابتدا آنها را خامه‌ای میکند (در همین حال، بازوی خامه‌ای کار خود را روی کیک بعدی شروع میکند).
هر دو بازو دارای دوربین‌هایی (چشم‌هایی) هستند که هر کیکی را که جلوی آن قرار می‌گیرد، اسکن می‌کنند. هر بار که بازوی خامه‌پاشی، کیک بدون خامه را ثبت میکند، نازل خامه‌پاشی و کاردک خود را آزاد میکند که کرم کره را به طور یکنواخت روی بالا و کناره‌های کیک پخش میکند. همین امر در مورد بازوی تزئین نیز صدق میکند: دیدن یک کیک خامه‌ای که خامه‌پاشی آن با تصویر کیک مدل برنامه‌ریزی شده در سیستمش مطابقت دارد، دستگاه را برای ایجاد طرح خامه‌پاشی مربوطه فعال میکند.
در این سناریو، کارخانه کیک‌سازی می‌تواند کیک‌ها را با سرعت و دقت چشمگیری به صورت انبوه تولید کند.
مزایای هوش مصنوعی بینایی ربات
موارد فوق، نمایشی اولیه از چگونگی قرارگیری ربات‌های همکار (cobots) مجهز به سیستم‌های بینایی در یک خط مونتاژ است. این مثال همچنین ایده روشنی از مزایای آنها به ما می‌دهد:
افزایش کارایی
دوربین دید ربات می‌تواند به شما در گرفتن تصاویر برای آموزش مدل هوش مصنوعی کمک کند و داده‌های تصویر می‌توانند به طور خودکار جمع‌آوری شوند. سپس می‌توان از این ماژول آموزشی در کارخانه‌ها برای ربات‌ها استفاده کرد تا انواع مختلف نقص‌های محصول را بهتر شناسایی کنند.
ثبات محصول را تضمین میکند
کارگران انسانی قادر به انجام کارهای خارق‌العاده هستند، اما انتظار اینکه کسی بتواند شش تا هشت ساعت متوالی به طور مداوم دقیق باشد، غیرواقعی خواهد بود. این نمونه‌ای از کارهای تکراری است که ربات‌ها جایگزین بسیار خوبی برای آنها هستند و با بینایی ربات، کارخانه‌ها می‌توانند در این خطوط مونتاژ انعطاف‌پذیرتر باشند و از ویژگی تشخیص بصری بهره ببرند. اگر به ربات‌های همکار اجازه دهند تا به متغیرهایی که وارد میدان دید آنها می‌شوند واکنش نشان دهند، می‌توانند تولید بیشتری داشته باشند.
قابل اعتماد
ربات‌های هدایت‌شده با بینایی، قابل اعتمادتر از همتایان بدون بینایی خود هستند. به هر حال، آنها کورکورانه عمل نمی‌کنند. اگر چیزی بسیار متفاوت از تصاویر دوبعدی یا سه‌بعدی برنامه‌ریزی‌شده در سیستم، در مسیر آنها قرار گیرد، می‌توان آنها را وادار کرد که از آن شیء صرف‌نظر کرده و به سراغ مواردی بروند که از این سطح اول کنترل کیفیت عبور می‌کنند. از این نظر، کارخانه‌ها می‌توانند با استفاده از مواد اولیه یا قطعات خود در خط مونتاژ، کارایی را افزایش دهند.
یک محیط کار ایمن را ترویج می‌دهد
ماشین‌های اتوماتیک سنتی طبق برنامه‌ریزی خود، با جهت‌ها و سرعت‌های تعیین‌شده حرکت می‌کنند. اگر یک کارگر انسانی را در مسیر آن قرار دهید، صرف‌نظر از اینکه از مسیرش خارج شود یا نه، همچنان به حرکت خود ادامه می‌دهد. از سوی دیگر، ربات‌های همکار با هوش مصنوعی بینایی ربات، حسگرهایی دارند که موانع را در طول مسیرها و حرکات از پیش برنامه‌ریزی‌شده خود تشخیص می‌دهند. آنها به محض اینکه حسگرهایشان جسمی را در مسیر تشخیص دهند، متوقف می‌شوند، به جای اینکه با سرعت کامل روشن شوند. با ربات‌های همکار هدایت‌شده توسط بینایی، کارخانه‌ها می‌توانند خطر تصادفات در محل را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.
هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد
ربات‌های همکار (Cobots) با سیستم‌های بینایی ربات، سرمایه‌گذاری بزرگی محسوب می‌شوند. اگرچه بازگشت سرمایه در هر نوع سرمایه‌گذاری هرگز تضمین نمی‌شود، اما شرکت‌ها می‌توانند از دستاوردهایی مانند صرفه‌جویی در زمان و منابع، نرخ تولید بالاتر، کیفیت بهتر و پایدار محصول و کارکنان با استراحت بهتر، مطمئن باشند. با گذشت زمان، بازگشت سرمایه می‌تواند به صورت هزینه‌های عملیاتی کمتر و افزایش فروش آشکار شود.
چگونه بینایی ربات مناسب برای نیازهای خود را انتخاب می‌کنید؟
انتخاب سیستم بینایی ربات مناسب شامل چند مرحله کلیدی است تا آن را کاملاً با کاری که از آن انتظار دارید، مطابقت دهد. در اینجا یک راهنمای ساده آورده شده است:
وظیفه خود را مشخص کنید:
با فهمیدن اینکه دقیقاً به چه چیزی از سیستم بینایی نیاز دارید، شروع کنید. آیا برای بررسی مناسب بودن محصولات، کمک به یک بازوی ربات برای قرار دادن صحیح اشیا یا جهت‌یابی در یک فضا است؟ وظیفه شما تعیین میکند که چه نوع سیستم بینایی را انتخاب کنید.
به فضای کاری خود نگاه کنید:
مکانی که سیستم بینایی در آن کار خواهد کرد بسیار مهم است. نورهای شدید، گرد و غبار زیاد یا لرزش مداوم می‌تواند بر عملکرد آن تأثیر بگذارد. سیستمی را انتخاب کنید که بتواند این شرایط را تحمل کند.
سطح جزئیات:
به این فکر کنید که به چه میزان جزئیات نیاز دارید. برای کارهای بسیار دقیق، به سیستمی نیاز دارید که همه چیز را بسیار واضح ببیند. برای کارهای بزرگتر و با جزئیات کمتر، ممکن است به این دقت نیاز نداشته باشید.
سازگاری:
مطمئن شوید که سیستم بینایی جدید می‌تواند با هر دستگاه، نرم‌افزار یا فناوری که از قبل استفاده می‌کنید به خوبی کار کند. باید به راحتی با تنظیمات موجود شما سازگار باشد.
بودجه:
در نظر بگیرید که چقدر میتوانید هزینه کنید و در عوض چه انتظاری دارید. گاهی اوقات، صرف هزینه بیشتر در ابتدا می‌تواند بعداً با بهتر کار کردن و طولانی‌تر شدن عمر همه چیز، در هزینه‌های شما صرفه‌جویی کند.
با فکر کردن به این نکات، میتوانید یک سیستم بینایی ربات انتخاب کنید که متناسب با نیازهای امروز شما باشد و بتواند در آینده با شما رشد کند.
سیاره‌ی آی‌تی