機(jī)器人行業(yè)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了下半場(chǎng)面，未來(lái)機(jī)器人將結(jié)合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，達(dá)到柔性化、智能化和更高效的能力水平。新一代機(jī)器人能夠進(jìn)入更多的應(yīng)用場(chǎng)景，從制造到物流、醫(yī)療、建筑、交通等領(lǐng)域不斷延伸，為人類社會(huì)向前發(fā)展提供強(qiáng)大的動(dòng)力。

近日，三菱電機(jī)宣布已收購(gòu)了美國(guó)一家技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司Realtime Robotics的股權(quán)，該公司致力于開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃技術(shù)，并推進(jìn)其項(xiàng)目的商業(yè)化落地。此次三菱電機(jī)注入資金，將幫助Realtime Robotics加速工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的研發(fā)，推出安全性和更高性能的解決方案。

在機(jī)器人方面，三菱電機(jī)推出了MELFA系列工業(yè)機(jī)器人，并加入了視覺(jué)能力，力傳感器和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高速、高精度拾取和控制解決方案。據(jù)悉，三菱電機(jī)預(yù)計(jì)將在2020年推出新的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，Realtime Robotics的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃技術(shù)將整合到一起。

為什么需要實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃？

運(yùn)動(dòng)規(guī)劃是利用計(jì)算機(jī)和軟件算法技術(shù)，確定機(jī)器人達(dá)到目的地的最優(yōu)路徑的過(guò)程，同時(shí)保證不與任何障礙物碰撞，該技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)駕駛汽車方向。三菱電機(jī)作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)先廠商，通過(guò)收購(gòu)Realtime Robotics將可以進(jìn)一步增強(qiáng)其智能制造解決方案。

提前計(jì)劃?rùn)C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路線，讓機(jī)器人按指定的規(guī)劃進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這似乎并不難，但希望機(jī)器人實(shí)時(shí)做出反應(yīng)就不是容易實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的機(jī)器人每次需要重新規(guī)劃其路線時(shí)必須停下并等待30分鐘，當(dāng)遇到一些變化的環(huán)境顯示是無(wú)效的。

Realtime Robotics的運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃解決方案可以進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，規(guī)劃出機(jī)器人或者自動(dòng)駕駛最佳路徑，以降低車輛行駛過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)和提升設(shè)備的使用效率。隨著智能工廠中移動(dòng)機(jī)器人的增加，用于搬運(yùn)的AGV機(jī)器人在路徑規(guī)劃下進(jìn)行，可以為企業(yè)創(chuàng)造更高的收益。

實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的解決方案

雖然，過(guò)去十年中運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法有了很大的改進(jìn)，但想要在機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)規(guī)劃路線卻是很難的，這種規(guī)劃算法對(duì)于硬件的要求很高。對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，目前有四個(gè)方案。

第一個(gè)是Realtime Robotics的Rapid Plan處理器解決方案，RapidPlan可以每秒30幀的速度進(jìn)行多達(dá)800000次動(dòng)作，滿足不斷變化環(huán)境下識(shí)別和響應(yīng)的需求，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和自動(dòng)駕駛汽車的實(shí)時(shí)引導(dǎo)。

第二個(gè)是英特爾的片上系統(tǒng)Search-and-Rescue SoC，其運(yùn)動(dòng)規(guī)劃是通過(guò)專用加速器實(shí)現(xiàn)的，包括控制小型機(jī)器人所需的所有計(jì)算功能，例如實(shí)時(shí)傳感和處理、電源管理、驅(qū)動(dòng)和通信等等。

第三個(gè)是明尼蘇達(dá)大學(xué)一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的Wave Computer，它是一種專用于運(yùn)行AI算法的固態(tài)芯片，比在計(jì)算機(jī)和圖形處理器上運(yùn)行相同算法的能效高出約100萬(wàn)倍。Wave Computer不僅限于運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，還可以用于更多應(yīng)用程序。

第四個(gè)是密歇根大學(xué)研究人員的SLAMmer，這是一種專用芯片，使用同步本地化和映射（SLAM）。SLAM已經(jīng)在新一代移動(dòng)機(jī)器人中使用，能夠即時(shí)構(gòu)建地圖，同時(shí)還能定位機(jī)器人在該地圖內(nèi)的位置。

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的未來(lái)

目前，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃所需的計(jì)算仍然依賴于云端服務(wù)器，需要移動(dòng)機(jī)器人將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳到云端，這種方法必需保證有穩(wěn)定可靠和高速的網(wǎng)絡(luò)，不然，實(shí)時(shí)性的效果會(huì)很拉低。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，在云端進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃并不是一個(gè)可行的解決方案。

自動(dòng)駕駛汽車汽車已對(duì)有了專門(mén)的硬件平臺(tái)，新的硬件技術(shù)對(duì)于機(jī)器人是至關(guān)重要的。在工業(yè)機(jī)器人中，沒(méi)有實(shí)時(shí)生成計(jì)劃路線，實(shí)際上是非常危險(xiǎn)的。所以，機(jī)器人需要一個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃器，使得機(jī)器人能夠在邊緣完成路線規(guī)劃的任務(wù)。