當 AI 遇上（shàng）機械臂？NVIDIA 再破局，讓（ràng）下一（yī）代機器人技術觸手可及
2024-10-8 來源：- 作者：-
在工業應用中，機械臂很長一段時（shí）間都被當作一個（gè）特定（dìng）動作的強執行機構使用，例如在固定場景下進行定點上下料、搬運、焊接、塗膠等動作，但我們的世界並不是一條可預測的生產（chǎn）線。
近幾年，人們對個性化的需（xū）求越來越（yuè）高，普通流程化製造的商品越來越難以滿足需求，小批量、多品種的趨（qū）勢席（xí）卷了汽車、電（diàn）子、家電等各類消（xiāo）費品，一體化、柔性化成為了機器人行業及製造業發展的主流趨勢。在此背景下，機械臂也正經曆著從單一功能向多功（gōng）能、從固定場景向靈活應用的深刻轉變，朝著更智（zhì）能的方（fāng）向發展。
目前，機械臂技術在高精度和可重複性方麵取（qǔ）得了顯著進展，然而，這種（zhǒng）出色的（de）精度往（wǎng）往未能有效地轉化（huà）為對許多日常物體的操縱能力（lì），這為機器臂開發乃至整個行業都帶來了新的挑戰，AI 的到來或許能（néng）夠（gòu）破局。
以打造 AI 芯片而（ér）聞（wén）名，近年來，AI 的蓬勃發展已使 NVIDIA 成為全球最具價（jià）值的公司之一（yī）。在今年 3 月的 GTC 上，NVIDIA 創始人兼首席執行官黃仁勳將（jiāng）機器人稱為“物理形態的人工智能”，並（bìng）預（yù）言，機（jī）器人將成為“AI 發展（zhǎn）的下一（yī）波浪潮”，會上發布的（de）眾多新品（pǐn），向行業（yè）展（zhǎn）示了其進軍（jun1）機器人賽道（dào）的決心。
針對機械臂（bì），NVIDIA 發布了 Isaac Manipulator，可幫助開發商利用 AI 加快構建產品（pǐn），AI 與機械臂的完美結合，也將有效推動機械（xiè）臂在複雜任務執行上的邊界能力。
力求（qiú）為（wéi）行業帶來“智慧”機械臂
具（jù）體來看（kàn），NVIDIA Isaac Manipulator 是 NVIDIA 專為機械（xiè）臂設計的一款綜合性 AI 解決（jué）方案，可為機械臂提供一係列先進的運動生成和模塊化（huà） AI 功能，以及各種強大的基礎模型和 GPU 加速庫，可（kě）助力企業快速構建能夠無縫感知、理（lǐ）解並與環境交互的（de）機械臂，幫助企業加速解決在動態（tài）環境下的挑戰。
圖片來源：NVIDIA
Isaac Manipulator 的誕生並非偶然，而是 NVIDIA 在計算領域長期積累和創新的結（jié）果（guǒ）。Isaac Manipulator 充分利（lì）用了 NVIDIA 在 GPU 計算領域的深厚技（jì）術，其為機械臂提供的一係列 GPU 加速庫能夠顯著提升機械臂路徑規（guī）劃、雙目視覺深（shēn）度感知、目標檢測等關鍵任務的計算速（sù）度，這種加速能力使得（dé）機械臂能夠在更（gèng）短的時（shí）間內完成複雜（zá）任務，提高生產效率和響應速度。
除（chú）強大（dà）的 GPU 加速能力（lì）外，零樣本感知是 Isaac Manipulator 進行目標檢測的（de）另一大技術亮點。在機器人（rén）技術領域，實（shí）現可泛化的機器人操縱一直是研（yán）究的熱點。
為了實現可泛化（huà）的機器人操縱，傳（chuán）統機（jī）械臂在執行新任務時往往需要依賴於海量數據進行模仿學習（xí），但是（shì）在真實場景中（zhōng）收集充足的機器（qì）人數據過於昂貴，導致成本問題顯（xiǎn）著。
而 Isaac Manipulator 先進的零樣本感知技術，使機械臂（bì）能夠在沒有（yǒu）預先訓（xùn）練數據的情況下，快速適應新環境和新任務，這（zhè）一技術突（tū）破極大地提高了機（jī）械（xiè）臂的靈活性和適應性，且降低了企業的開（kāi）發成本（běn）和周期。
Isaac Manipulator 還提（tí）供了一係列可定製（zhì）的（de）模塊化 AI 組件，包括（kuò）各種強大的基礎模型、感知算法、運動（dòng）規劃等（děng）。
具（jù）體包括：用於對以前未見過（guò）的物體進行（háng） 6D 姿勢估計和追蹤的開（kāi）創性基礎模型 FoundationPose；通過同時運行多個軌跡（jì）優化來解決工業規模機器人（rén）運動規劃問題的 GPU 加速運動規劃器 cuMotion；基於 transformer，可對（duì）未（wèi）知（zhī） 3D 物體進行密集（jí）抓取預測的一種新的統一基礎（chǔ）模型 FoundationGrasp（即將（jiāng）上市（shì））；可加快新對象（xiàng）的檢測、渲染和訓練速度的適用於室內環境（jìng）的對象檢測模型 SyntheticaDETR。
圖片來源：NVIDIA
圖（tú）片來源：NVIDIA
開發者（zhě）可以根據具體任務需求自由組合這些組（zǔ）件，構（gòu）建出（chū）最適合的解決方案。這種高度模塊（kuài）化（huà）的設（shè）計簡（jiǎn）化了開發流程，滿足不同行業（yè）對機械臂智能化的需求，使（shǐ）機械臂能夠更廣泛地應用於各種工業製造場景，也為企業的數字化轉型和智能化升級（jí）提供了有力支（zhī）撐。
在真實場景下決勝最後（hòu） 1 厘米
隨著 AI 與機器人技術的飛速（sù）發展，機器人被譽（yù）為通往自動化的“最後一公裏”，而（ér）讓機器人技術觸手可及的機械臂則是（shì）實現智能化操作的“最後一厘米”。基於 NVIDIA Isaac Manipulator，現代智能機械臂有望在工業製造、柔性物流、商用（yòng）服務等場景（jǐng）中廣泛落地。
在（zài）探討機械臂技術的諸多方麵（miàn）時，末端執行器是（shì）其中尤為關鍵的一環（huán）。機械臂要真正實現類人手（shǒu）臂（bì）般的作業，末端（duān）執行器的抓取、放置、遠程（chéng）操作等多（duō）樣化用途顯得尤為重要。然而，開發經濟實惠（huì）、易於使用且功能豐富的末端工具仍是科研（yán）人員（yuán）麵臨的一大問題。
Alphabet 旗（qí）下軟件和 AI 機器人子公司 Intrinsic 在今年 5 月（yuè）份芝加哥（gē）舉行（háng）的 Automate 展會上，重點展示了由 Isaac Manipulator 賦能的基（jī）礎模（mó）型在推進機器人末端執行器開（kāi）發上的技（jì）術突（tū）破。
Intrinsic 在其跨機器人軟件平台中成功測試了 Isaac Manipulator，向行業展示（shì）了一種可擴展且普適的機器人抓握潛力，這種技能可（kě）以作用（yòng）於不同的抓手、環境和物體，使機械臂實（shí）現與人手臂相仿的靈活性。
圖片來源：Intrinsic
據介紹，借助 NVIDIA Omniverse 平台上的 NVIDIA Isaac Sim，Intrinsic 利（lì）用金屬板和吸力抓手 CAD（計算機輔助設計）模型生成了（le）真空抓取的合成數據，以此創建出了（le）一（yī）個原型。
該（gāi）原型使用 Intrinsic Flowstate 實現流程可視化、相關感知和運動規劃，通過一套包含 Isaac Manipulator 的工作流，生成抓取（qǔ）姿勢和由 CUDA 提供加速的機器人運動。這（zhè）些運動先通過 Isaac Sim 進行仿真評估以節省成本，隨後再通過 Intrinsic 平台部署到現實世界中（zhōng）。這一測試（shì）也充分驗證了 Isaac Manipulator 在機（jī）械臂開發上的卓越性。
作為工業機器人的重（chóng）要分支，協作機器人已成為機器人產業的（de）必爭（zhēng）之地（dì），而提高協作機器人（rén）的性能更是（shì）推動整個行業（yè）技術進步的關（guān）鍵。
近些年（nián），全球協作機（jī）器人巨頭優傲（ào）機器人一直在加強其產品的 AI 能力，該公（gōng）司與（yǔ） NVIDIA 在 AI 領域有著深度合作。據悉，優傲機器人正在將 Isaac Manipulator 集（jí）成到其 PolyScope X 軟件（jiàn）平台中，以解鎖新的協作機器人（rén）解決方案。
圖片來源：優傲機器（qì）人
PolyScope X 作為優傲機器人的軟件平台，已經支持多（duō）樣化的編（biān）程方（fāng）式（shì）和靈（líng）活部署，為用戶提供（gòng）了便捷的操作體驗，集成更多先進的 AI 功（gōng）能後，將（jiāng）給整個行業帶來更強大、更智能的機器人解（jiě）決方案（àn）。
而 Isaac Manipulator 作為先進的 AI 工具（jù），具（jù）有強大的路徑規劃和抓取姿勢生成能力，如果成功集成到 PolyScope X 軟件（jiàn）平台，將顯（xiǎn）著提升優傲機械臂（bì）的自動化水平和靈活性。
此外，cuMotion 路徑規（guī）劃器利用 NVIDIA GPU 的並行處理能力，不僅可以自動計算無碰撞軌（guǐ）跡的路徑規劃，還可以根據其他標準（如速度、最小磨損或能源效（xiào）率）進行路徑優化。
cuMotion、PolyScope X 和優傲協作（zuò）機器（qì）人的結合將使一係列以前無法完全自（zì）動化的應用程序成為（wéi）可能，它（tā）還可以（yǐ）改進現有的編程概念（niàn），對於客戶來說，該技（jì）術可以簡（jiǎn）化常（cháng）見工業應用的設置，促進機器人在高混（hún）合、低體積場景中的采用，大大提高自動化客戶的效率（lǜ）。
寫在最後
中國機械臂（bì）市場規模近年來呈現出顯著的增長趨勢。據市場研究機構數據顯示，2022 年我國機械臂市場規模接近 178.3 億元，2023 年市（shì）場規（guī）模增至 186.4 億元。隨著全球製造業升級和自動化需求的推動，機械臂在汽車製造（zào）、電子製造、物流倉儲等領域（yù）的應用將持續（xù）擴大，預計到 2025 年，國內機械臂市場規模總值將超過 200 億。
而 AI 技術對機械（xiè）臂開發的重要意（yì）義在於（yú），它賦予了（le）機械臂更高級別的智能化能力，使其能夠感知（zhī）、理解和適應環境，執行更複雜和精細的任務。NVIDIA Isaac Manipulator 為（wéi）機（jī）械臂的創新和發展提供了強大的技術支持（chí），它也為機械臂開辟了更廣闊的（de）應用前（qián）景。
隨著科技的（de）融合應用，未來的機械臂（bì）將不僅（jǐn）僅是執行簡單任務的工具（jù），更將成為智能製造係統中的決策者和協（xié）調者。在這種發展趨勢（shì）下，隻（zhī）有不斷提升機械（xiè）臂的控製（zhì）精度和智能水平，才（cái）能滿足未來複雜生產環境的需要，讓機械臂在汽車製造、3C 電子、醫療、物流等關（guān）鍵細分市場（chǎng）大有作為。
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如果您有機床行業、企業相關（guān）新（xīn）聞（wén）稿（gǎo）件發表，或進（jìn）行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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