AI w robotyce: od percepcji do niezawodnego sterowania lokalnego

Czym jest sztuczna inteligencja robotyki?

Robotyczna sztuczna inteligencja wykorzystuje inteligencję maszyn do obserwacji robota, wyborów zadań lub działań. Może oszacować położenie części dla chwytaka, zinterpretować scenę dla robota mobilnego lub zidentyfikować element wymagający kontroli. Robot łączy te wyniki z lokalizacją, planowaniem, sterowaniem i sprzętem fizycznym.

Jest to jedna część szerszego Fizyczny obraz inżynierii AI. Edge AI może działać na pokładzie, dzięki czemu obserwacje mogą być przetwarzane w pobliżu czujników. Oprogramowanie flotowe i narzędzia offline mogą w dalszym ciągu wspierać planowanie, przeglądanie danych i opracowywanie modeli. Podział powinien być zgodny z wymogami czasowymi, łącznościowymi i konserwacyjnymi.

Nie każda funkcja robota wymaga wyuczonego modelu. W przypadku dobrze zdefiniowanego zadania łatwiej jest zweryfikować powtarzalną trajektorię, jawną maszynę stanów lub metodę geometryczną. Umieść sztuczną inteligencję tam, gdzie zróżnicowanie stwarza prawdziwy problem, a następnie oceń, czy poprawia to cały przepływ pracy.

Wybierz zadanie przed architekturą robota

Są to potencjalne obszary rozwoju, a nie lista wdrożonych robotów Alvexis. Opisz dokładnie obszar działania: podłogę lub teren, oświetlenie, ludzi, ładunek, dozwolone trasy i zabronione działania. Zmiana tych warunków może zmienić problem bardziej niż wybór większego modelu AI.

Zbuduj jasną ścieżkę od czujników do ruchu

Akwizycja i synchronizacja: Zapisz, kiedy uzyskano każdą obserwację, jej układ współrzędnych i wersję kalibracji. Wykryta pozycja obiektu nie jest przydatna dla chwytaka, dopóki transformacja do ramy robota nie będzie poprawna. Przeczytaj nasze przewodnik synchronizacji czasu przed połączeniem kamer, IMU i pomiarów ruchu.

Postrzeganie i stan: Zdecyduj, czego właściwie potrzebuje następny etap: zajęcia, pozycja, szacunkowa ilość wolnej przestrzeni lub wydarzenie gwarantujące pewność. Opublikuj wystarczający kontekst, aby odrzucić nieaktualne lub nieprawidłowe wyniki. Zdefiniuj zachowanie systemu, gdy czujnik zostanie zasłonięty, utracona zostanie lokalizacja lub pewność spadnie poniżej progu aplikacji.

Interfejsy zadań i ruchu: Zachowaj widoczną granicę pomiędzy proponowanym celem a komponentem uprawnionym do jego realizacji. Planista może poprosić o przeprowadzkę; system sterowania nadal musi egzekwować dopuszczalne warunki pracy. Zdefiniuj anulowanie, przekroczenie limitu czasu, zastąpienie i powrót do znanego stanu.

Funkcje ochronne wymagają konstrukcji bezpieczeństwa dostosowanej do konkretnego zastosowania. Zwykłego modelu sztucznej inteligencji lub pakietu nawigacyjnego nie należy przedstawiać jako certyfikowanej funkcji bezpieczeństwa. Na przykład Nav2 opisuje Monitor kolizji jako dodatkowa warstwa oprogramowania. Jego obecność nie oznacza, że ​​instalacja robota jest bezpieczna.

Zmierz wiek decyzji, a nie tylko czas wnioskowania

Szybki model może nadal działać na starych danych. Ekspozycja lub pozyskiwanie, przesyłanie, kolejkowanie, przetwarzanie wstępne, wnioskowanie, planowanie i dostarczanie poleceń – wszystko to wpływa na wiek obserwacji, gdy dociera ona do maszyny. Zdefiniuj punkty początkowe i końcowe każdego pomiaru opóźnienia.

Rejestruj rozkłady opóźnień i wartości szczytowe podczas jednoczesnego przechwytywania, rejestrowania i komunikacji z kamery. Sprawdź, co się stanie, gdy konsument pozostanie w tyle. Kolejka, w której przechowywane są wszystkie stare obserwacje, może być nieodpowiednia w przypadku decyzji dotyczącej stanu bieżącego, natomiast odrzucenie obserwacji może być nie do zaakceptowania w przypadku dziennika dowodowego. Nadaj każdej ścieżce danych wyraźną politykę.

Wybierz sprzęt do lokalnego przetwarzania wokół całego obciążenia

Przed wybraniem procesora wypisz interfejsy kamery, szybkości czujników, operatorów modeli, usługi procesora, kopie pamięci, zapisy w pamięci i interfejsy sterujące. Obsługiwane przyspieszenie ma większe znaczenie niż liczba głównych operacji. Przetestuj zamierzony model i stos oprogramowania na reprezentatywnej platformie.

System mobilny wiąże się również z ograniczeniami mocy i temperatury. Weź pod uwagę prąd rozruchowy, zachowanie akumulatora, długotrwałe chłodzenie, mocowanie złączy i przestrzeń dostępną dla serwisu. Płyta laboratoryjna, która przez krótki czas stoi na biurku, nie wykazała jeszcze użytecznego cyklu pracy w zamkniętej obudowie robota.

ForgeEdge-Core jest punktem wyjścia do omówienia niestandardowej integracji obliczeń; ForgeEdge-Duo zapewnia architekturę umożliwiającą omawianie przetwarzania aplikacji wraz z kontrolą w czasie rzeczywistym. Należy sprawdzić przydatność produktu, wsparcie oprogramowania i funkcje ochronne pod kątem wymagań robota. The Przewodnik po FPGA, NPU i MPU pomaga oddzielić role przetwarzające.

Użyj symulacji, aby odpowiedzieć na konkretne pytania

Zbuduj symulację wokół decyzji: dostępności, rozmieszczenia czujników, logiki trasy lub powtarzalnego zadania obsługi. Zmieniaj czynniki, które mogą zepsuć projekt, takie jak położenie obiektu, założenia dotyczące tarcia, szum czujnika lub nieoczekiwane przeszkody. Zachowaj wersje symulacji i definicje scenariuszy wraz z wynikami testów.

NVIDIA's przykład z symulatora do prawdziwego pokazuje drogę od symulowanego zadania do prawdziwego robota. W przypadku programu produktów transfer pozostaje kwestią do przetestowania. Porównaj robota fizycznego z założeniami modelu, w tym z synchronizacją, podatnością mechaniczną i zainstalowanymi czujnikami.

Nie używaj udanej symulacji jako substytutu uruchomienia. Dobrym następnym krokiem jest ograniczona próba fizyczna z wynikami oprzyrządowania i uzgodnionym przekazaniem operatora. Rozszerzanie domeny działania dopiero po zapoznaniu się z materiałami dowodowymi.

Niepowodzenie testów i udane demonstracje

Rejestruj wersję sprzętu, oprogramowania sprzętowego, modelu, kalibracji i konfiguracji dla każdego przebiegu. Trudno zinterpretować łączny wskaźnik sukcesu bez uwzględnienia kombinacji zadań i kategorii niepowodzeń. Raportuj wyniki według scenariuszy i przechowuj trudne przypadki w zestawie ewaluacyjnym podczas ulepszania systemu.

Co wnieść do dyskusji inżynierskiej

Udostępnij krótki film lub diagram przedstawiający zadanie, interfejsy robota lub maszyny, dostępne czujniki i ograniczenia dotyczące przestrzeni, zasilania i chłodzenia. Określ, kto jest właścicielem sterownika robota, kto dostarcza dane aplikacji i kto akceptuje ukończony system. Granice te sprawiają, że propozycja prototypu i jej zależności są wyraźniejsze.

Alvexis może omówić niestandardową płytę główną, interfejsy wykrywania, wbudowane przetwarzanie, obudowę i prace integracyjne potrzebne w ramach wybranej platformy. W przypadku robotyki medycznej zacznij od osobnego elementu przewodnik po inżynierii opieki zdrowotnej dlatego cel kliniczny i obowiązki związane z walidacją są ustalane wcześnie.