AI機器人將如何顛覆製造業?

2020-05-21 15:34

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深度學習不需像傳統機器視覺一樣,需要事先建構每一個物品的3D模型。只需要輸入圖片,經過訓練,人工神經網路就能自動辨識影像中物體。甚至能使用非監督或自監督學習,降低人工標籤數據或特徵的需要,讓機器更近接近人一樣的學習,免去人為干預,讓機器人面對新的零件再也不需要工程師重新編寫程序。隨著機台運作,收集到的數據越來越多,機器學習模型的準確度也會進一步提升。

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目前一般生產線通常有振動台、送料器、輸送帶等週邊設備,確保機器人能夠正確拿取需要的部件。如果機器學習再進一步發展,讓機器手臂更加智能,或許有一天這些比機械手臂更昂貴四五倍以上的週邊設備將不再被需要。

另一方面,由於深度學習模型一般儲存在雲端,這也讓機器人能夠互相學習,共享知識。舉例來說,若有一台機器手臂經過一個晚上的嘗試,學會如何組合兩個零件,便能夠很輕易地將這個新的模型更新到雲端,並分享給其他同樣也連結到雲端的機器手臂。這不但省去了其他機器的學習時間,也確保了品質的一致性。

3.智能放置(Intelligent Placement)

一些對我們來說一點也不困難的指令:請小心輕放,或把物品排列整齊,對機器手臂而言卻是巨大的技術挑戰。如何定義小心輕放?是在物體碰觸到桌面的瞬間停止施力?還是在移動到距離桌面6公分處放手讓物體自然落下?或是越靠近桌面就越降低速度?這些不同的定義又會怎麼樣影響物品放置的速度及精確度?

至於將物品排列整齊就更困難了,先不論每個人對整齊的定義都有所不同,為了能將物品精準地放置在想要的位置及角度,我們首先必須要先從正確的位置拿取物品:機械手臂依然不如人手靈巧,且目前一般機器手臂大多使用吸盤或是夾子,要做到人類關節及手指的靈活度,還有一大段距離。

其次我們要能即時判斷夾取物體的角度位置及形狀大小,以下圖的杯子為例,需要知道杯口朝上或朝下,要側放或直放,也要知道放置的地方有沒有其他物品或障礙物,才能判斷將杯子放在哪裡才能最節省空間。

我們因為從出生開始就在學習各種取放物品的任務,這些複雜的作業幾乎不加思索就可以完成,但機器並沒有這樣的經驗,必須重新學習。

經由AI,機器手臂可以更精準地判斷深度,還可以透過訓練,學習判斷及做到杯子朝上,朝下等不同狀態。也可以利用對象建模(Object Modeling),或是體素化(Voxelization),來預測及重建3D物體,讓機器可以更準確掌握實際物品的大小和形狀,進一步將物品放到該放的位置。

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