در دهه‌های گذشته، تصویر غالب از یک کارخانه پیشرفته، صف طولانی از بازوهای رباتیک غول‌پیکر بود که با حرکاتی دقیق، سریع و تکراری، بدنه‌های خودرو را جوش می‌دادند یا قطعات سنگین را جابجا می‌کردند. این ربات‌ها، قهرمانان بی‌چون‌وچرای دنیای تولید انبوه بودند، اما یک نقص بنیادین داشتند: آن‌ها “کور” بودند و تنها قادر به تکرار دستورات در یک محیط کاملاً کنترل‌شده بودند. در این مقاله به این موضوع خواهیم پرداخت که چگونه دو فناوری کلیدی، یعنی هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی، با یکدیگر ترکیب شده و انقلابی را در قلب صنعت به پا کنند.
فهرست مطالب
- 1 هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی به چه معناست؟
- 2 چرا ترکیب هوش مصنوعی با بینایی ماشین یک انقلاب به‌حساب می‌آید؟
- 3 فناوری هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی در کارخانه‌های امروزی چه کاربردهای دارد؟
- 4 استفاده از هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی چه مزایای ملموسی برای یک کسب‌وکار دارد؟
- 5 آینده فناوری هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی به کدام سمت می‌رود و چه چالش‌هایی در پیش خواهد داشت؟
- 6 سخن آخر
- 7 سوالات متداول
هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی به چه معناست؟
برای درک این مفهوم، باید ابتدا هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی را به دو بخش تقسیم کنیم. بخش اول بینایی ماشین یا Machine Vision است. بینایی ماشین به زبان ساده یعنی دادن “چشم” به ربات‌ها. سیستم بینایی ربات با استفاده از دوربین‌های صنعتی و نرم‌افزارهای پردازش تصویر، به ربات اجازه می‌دهد تا اشیاء را ببیند، مکان‌یابی کند و بازرسی نماید. این یک گام بزرگ بود، اما این چشم‌ها به تنهایی نمی‌توانستند فکر کنند و تنها دستورالعمل‌های بسیار سخت‌گیرانه را اجرا می‌کردند.
بخش دوم و انقلابی در این فناوری، هوش مصنوعی (AI) است. هوش مصنوعی، به‌ویژه شاخه قدرتمند آن یعنی یادگیری عمیق (Deep Learning)، به این چشم‌ها یک “مغز” هوشمند برای تحلیل، تفسیر و تصمیم‌گیری می‌بخشد، دقیقاً همان‌چیزی که برای کارآیی هر چه بهتر ربات‌ها به آن نیاز داشتند. بنابراین، ترکیب هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی یعنی رباتی که نه تنها می‌تواند محیط اطراف خود را ببیند، بلکه می‌تواند آنچه را که می‌بیند درک کند، الگوها را یاد بگیرد و به صورت هوشمندانه به تغییرات واکنش نشان دهد. در واقع، این فناوری ربات را از یک ماشین برنامه‌پذیر ساده، به یک همکار هوشمند و انعطاف‌پذیر تبدیل می‌کند.
|
برای اطلاع از ربات‌هایی که دارای این فناوری هستند با تیم تی‌اس‌گروپ تماس بگیرید |
چرا ترکیب هوش مصنوعی با بینایی ماشین یک انقلاب به‌حساب می‌آید؟
پاسخ در تفاوت بین “دنبال کردن قوانین” و “یادگیری از تجربه” نهفته است. مجله تخصصی Quality Magazine این گذار را به خوبی تشریح می‌کند. سیستم‌های بینایی ماشین قدیمی “قانون‌محور” (Rule-Based) بودند. یعنی یک مهندس باید به صورت دستی و دقیق، تمام قوانین را برای نرم‌افزار تعریف می‌کرد.
“For decades, machine vision inspection has been based on rules-based algorithms programmed by engineers. This approach works well for simple, well-defined defects but struggles with parts that have complex surfaces or cosmetic flaws that are difficult to define with rules.”
«برای دهه‌ها، بازرسی بینایی ماشین بر اساس الگوریتم‌های قانون‌محور (Rule-Based) که توسط مهندسان برنامه‌ریزی می‌شد، استوار بود. این رویکرد برای ایرادات ساده و به خوبی تعریف‌شده، خوب کار می‌کند اما با قطعاتی که سطوح پیچیده یا نواقص ظاهری دارند و تعریف آن‌ها با قوانین دشوار است، دچار چالش می‌شود.»
برای مثال، برای پیدا کردن یک خراش، مهندس باید می‌گفت: “اگر مجموعه‌ای از پیکسل‌های تیره با طول بیشتر از X و عرض کمتر از Y دیدی، آن را یک خراش شناسایی کن.” این رویکرد بسیار شکننده بود؛ هر تغییری در نورپردازی یا شکل ظاهری نقص، کل سیستم را دچار خطا می‌کرد.
اما هوش مصنوعی این الگو را به طور کامل تغییر داد. به جای دیکته کردن قوانین، به مدل هوش مصنوعی “تجربه” آموخته می‌شود. یعنی هزاران تصویر از قطعات سالم و معیوب را به آن نشان می‌دهیم و مدل خودش یاد می‌گیرد که ویژگی‌های یک نقص چیست.
باید گفت که انقلاب واقعی در همین قدرت “تفسیر” است. ربات‌های مجهز به هوش مصنوعی دیگر فقط پیکسل‌ها را نمی‌بینند، بلکه یک “صحنه” را درک می‌کنند و می‌توانند تفاوت بین یک سایه، یک لکه روغن و یک ترک واقعی را بفهمند. این جهش از “دیدن” به “فهمیدن”، دلیل اصلی انقلابی بودن این فناوری است.
فناوری هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی در کارخانه‌های امروزی چه کاربردهای دارد؟
این ترکیب قدرتمند، در حال حاضر در حال حل کردن برخی از بزرگترین چالش‌های صنعتی است. در ادامه به چند نمونه کلیدی اشاره می‌کنیم.
1. کنترل کیفیت: آیا یک ربات می‌تواند دقیق‌تر از چشم انسان باشد؟
پاسخ کوتاه، به این سؤال “بله” است. فرایند بازرسی چشمی توسط انسان، ذاتاً با خستگی، عدم تمرکز و خطای انسانی همراه است. یک ربات مجهز به بینایی هوشمند هرگز خسته نمی‌شود. تصور کنید یک خط تولید قطعات حساس پزشکی را تولید می‌کند. یک بازوی رباتیک هر قطعه را برداشته و آن را با زوایای مختلف در مقابل یک دوربین با وضوح بالا قرار می‌دهد. در کسری از ثانیه، مدل هوش مصنوعی تصویر را تحلیل کرده و به دنبال کوچکترین نقص می‌گردد، یک ترک مویی، یک لبه پلیسه‌دار، یا یک ناخالصی کوچک در مواد. اگر کوچکترین انحرافی از استاندارد کیفی تشخیص داده شود، ربات بلافاصله آن قطعه را در سطل ضایعات قرار می‌دهد. این قابلیت، به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا به جای بازرسی درصدی از محصولات، به بازرسی صد در صدی روی آورند و کیفیت محصولات خود را به سطح جدیدی ارتقا دهند.
2. مونتاژ و تولید: چگونه ربات‌ها قطعات نامرتب یا در حال حرکت را مدیریت می‌کنند؟
اینجا دو چالش بزرگ صنعتی با یک راه‌حل هوشمند پاسخ داده می‌شوند. چالش اول، که سال‌ها به “جام مقدس” اتوماسیون معروف بود، برداشتن قطعاتی است که به صورت نامنظم در یک جعبه ریخته شده‌اند (BinPicking). با استفاده از هوش مصنوعی و بینایی ماشین ربات صنعتی یک دوربین سه‌بعدی از محتویات جعبه اسکن تهیه کرده و هوش مصنوعی با تحلیل این اسکن، قطعات قابل برداشت را شناسایی و بهترین مسیر را برای برداشتن آن‌ها توسط ربات پلتایزینگ محاسبه می‌کند.
چالش دوم، کار بر روی قطعاتی است که کاملاً ثابت نیستند. برای مثال جوشکاری را می‌توان مطرح کرد. در عمل، همیشه یک درز یا شکاف کوچک و نامنظم بین دو قطعه فلزی وجود دارد. یک سیستم بینایی که روی سر ربات نصب شده، به صورت زنده این درز را اسکن کرده و مسیر حرکت مشعل ربات جوشکاری را در لحظه تصحیح می‌کند تا یک جوش بی‌نقص ایجاد شود. در هر دو مورد، ربات با استفاده از چشم هوشمند خود، با دنیای نامرتب و پویای واقعی تطبیق پیدا می‌کند.
استفاده از هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی چه مزایای ملموسی برای یک کسب‌وکار دارد؟
مزایای استفاده از هوش مصنوعی و بینایی ماشین ربات صنعتی تأثیرات استراتژیک عمیقی بر کسب‌وکارها دارد. مهم‌ترین مزیت، انعطاف‌پذیری است. درگذشته، تغییر خط تولید برای یک محصول جدید، به معنای ماه‌ها طراحی و ساخت ابزارهای جدید بود. امروزه، این تغییر می‌تواند به‌سادگی آموزش مجدد یک مدل هوش مصنوعی با تصاویر محصول جدید باشد. این چابکی به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا به‌سرعت به تقاضای بازار پاسخ دهند.
بزرگترین دارایی در یک کسب‌وکار دیگر ماشین‌آلات فیزیکی نیست، بلکه مدل‌های هوش مصنوعی و داده‌هایی است که برای آموزش آن‌ها استفاده می‌شود. این دارایی نرم‌افزاری اجازه می‌دهد تا کارخانه‌‌ها را تقریباً یک‌شبه برای تولید محصولی کاملاً متفاوت پیکربندی کرد.” علاوه بر این، کاهش ضایعات به دلیل کنترل کیفیت دقیق‌تر، افزایش چشمگیر بهره‌وری به دلیل حذف گلوگاه‌های انسانی، و بهبود ایمنی با واگذاری کارهای تکراری و خطرناک به ربات‌ها، همگی به کاهش هزینه‌ها و افزایش مستقیم سودآوری منجر می‌شوند.
آینده فناوری هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی به کدام سمت می‌رود و چه چالش‌هایی در پیش خواهد داشت؟
باوجود تمام این مزایا، پیاده‌سازی این سیستم‌ها بدون چالش نیست. اصلی‌ترین چالش هوش مصنوعی و بینایی ماشین ربات صنعتی، نیاز به حجم بالایی از داده‌های باکیفیت و برچسب خورده برای آموزش مدل‌های هوش مصنوعی است. جمع‌آوری و آماده‌سازی این داده‌ها می‌تواند زمان‌بر و پرهزینه باشد. همچنین، پیاده‌سازی اولیه نیازمند تخصص فنی است. بااین‌حال، با پیشرفت تکنولوژی و ظهور پلتفرم‌های نرم‌افزاری کاربرپسندتر، این موانع به‌تدریج در حال برطرف‌شدن هستند.
چشم‌انداز آینده حتی هیجان‌انگیزتر است. ربات‌ها نه‌تنها وظایف را انجام خواهند داد، بلکه از داده‌های بصری برای بهینه‌سازی عملکرد خود و پیش‌بینی نیاز به تعمیر و نگهداری استفاده خواهند کرد. آن‌ها به‌صورت شبکه‌ای با یکدیگر و با سایر سیستم‌های کارخانه در ارتباط خواهند بود و در یک اکوسیستم تولیدی کاملاً هوشمند و خودکار عمل خواهند کرد. همکاری نزدیک‌تر و ایمن‌تر بین انسان و ربات نیز به لطف این حسگرهای هوشمند، بخش جدایی‌ناپذیر کارخانه‌های آینده خواهد بود.
سخن آخر
سفر رباتیک صنعتی از بازوهای مکانیکی نابینا که تنها توانایی تکرار را دارا بودند، به سیستم‌های هوشمندی که می‌بینند، می‌فهمند و تطبیق پیدا می‌کنند، با یک انقلاب ارتقا پیدا کرده‌اند. ترکیب بینایی ماشین باهوش مصنوعی، یک ارتقا تدریجی نبوده، بلکه یک جهش بنیادین به‌حساب می‌آید که ماهیت اتوماسیون را تغییر داده است. این “چشم هوشمند” صنعت، دیگر یک فناوری نوظهور و دور از دسترس نیست؛ بلکه یک ابزار رقابتی ضروری است. برای دریافت مشاوره و اطلاعات دقیق‌تر درباره اینکه چه ربات‌هایی در حال حاضر داری این تکنولوژی هستند می‌توانید از مشاوره رایگان فروشگاه تی اس‌گروپ استفاده کنید. برای این کار تنها کافی‌ست با شماره زیر تماس بگیرید.
سوالات متداول
1- آیا پیاده‌سازی هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی هزینه‌بر است؟
بله؛ در ابتدا ممکن است هزینه‌بر باشد، اما در بلندمدت با افزایش بهره‌وری، کاهش ضایعات و بهبود کیفیت محصول، این سرمایه‌گذاری بازده بسیار خوبی دارد.
2- استفاده از هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک چه مزایایی دارد؟
افزایش دقت و سرعت، کاهش خطاهای انسانی، امکان شناسایی نقص‌های ریز، بهبود کنترل کیفیت و قابلیت انجام وظایف پیچیده بدون نیاز به برنامه‌ریزی دستی مداوم از مزایای هوش مصنوعی و بینایی ماشین در رباتیک صنعتی‌ست.
3- چه صنایعی بیشترین استفاده را از بینایی ماشین در رباتیک صنعتی دارند؟
صنایعی مثل خودروسازی، صنایع غذایی، دارویی، الکترونیک و بسته‌بندی بیشترین بهره را از سیستم‌های بینایی ماشین برای کنترل کیفیت و هدایت ربات‌ها می‌برند.
بدون دیدگاه