從 0 到 1 搭建機(jī)器人系列 | 利用 Isaac AMR 輕松部署機(jī)器人車隊(duì)

問

如果讓你形容機(jī)器人車隊(duì)的協(xié)作，你會(huì)聯(lián)想到什么？

答

機(jī)器人車隊(duì)的協(xié)作很像蟻群。就像螞蟻在尋找食物時(shí)，會(huì)分工合作，有的負(fù)責(zé)探測，有的負(fù)責(zé)搬運(yùn)，共同完成一個(gè)任務(wù)。機(jī)器人車隊(duì)也是這樣，它們可以一起完成從簡單的巡邏和監(jiān)控到復(fù)雜的搜索和救援行動(dòng)，就像一個(gè)超級(jí)高效的機(jī)器一樣。

問

機(jī)器人車隊(duì)高效協(xié)作的秘訣又是什么呢？

答

集體智慧+交通規(guī)則。想象一下，當(dāng)你在做一道復(fù)雜的數(shù)學(xué)題時(shí)，如果有一個(gè)學(xué)霸朋友從旁協(xié)助，是不是會(huì)輕松很多？這就是機(jī)器人車隊(duì)之間的協(xié)作，它們通過共享數(shù)據(jù)、計(jì)算和知識(shí)，讓整個(gè)團(tuán)隊(duì)變得更聰明、更快速、更準(zhǔn)確。另外，機(jī)器人車隊(duì)之間還有一套“交通規(guī)則”，團(tuán)隊(duì)仿佛有了一雙時(shí)刻觀察路況的眼睛，通過智能算法和傳感器來安全、有效地進(jìn)行協(xié)作。正是這兩點(diǎn)讓機(jī)器人車隊(duì)像一群超級(jí)英雄一樣，無所不能！

在之前的從 0 到 1 搭建機(jī)器人系列文章中，我們已經(jīng)陸續(xù)學(xué)習(xí)了如何使用 NVIDIA 的前沿解決方案合成和訓(xùn)練數(shù)據(jù)、進(jìn)行仿真開發(fā)與測試以及打造自主機(jī)器人。今天，我們將視野從之前的“單個(gè)”機(jī)器人移向“多個(gè)”機(jī)器人。這篇文章將為大家介紹如何利用 Isaac AMR，為機(jī)器人的開發(fā)提供最先進(jìn)的 AI 平臺(tái)和工作流程，便捷、高效地管理機(jī)器人編隊(duì)，以優(yōu)化生產(chǎn)力。

大規(guī)模使用機(jī)器人的困境

如今，越來越多的機(jī)器人被用來賦能各行各業(yè)，隨之而來的是機(jī)器人數(shù)量的爆炸性增長帶來的挑戰(zhàn)——機(jī)器人的部署和管理。

以電子制造業(yè)為例，生產(chǎn)主板、智能手機(jī)、筆記本電腦和游戲機(jī)等各類產(chǎn)品的電子制造公司每天需要處理上百種產(chǎn)品和成千上萬個(gè)零件，這就需要完成大量產(chǎn)品質(zhì)控工作。許多制造商使用自動(dòng)光學(xué)檢測（AOI）系統(tǒng)幫助進(jìn)行檢測，但由于產(chǎn)品更新頻繁，需要不斷對(duì)其 AOI 系統(tǒng)進(jìn)行修改，這就導(dǎo)致這些系統(tǒng)的誤檢率往往很高，只能采用成本高昂的二次手動(dòng)檢測。

物流行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)則是另外一個(gè)典型的例子。自主導(dǎo)航軟件應(yīng)用往往要為每個(gè)機(jī)器人重新編碼，使得在不同機(jī)器人之間實(shí)現(xiàn)自主性變得復(fù)雜。此外，倉庫、工廠和配送中心都十分龐大，面積經(jīng)常達(dá)到數(shù)萬平方米以上，因此很難為機(jī)器人測繪并不斷更新地圖。而且將自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）整合到現(xiàn)有工作流程、機(jī)群管理和倉庫管理系統(tǒng)的過程可能也十分復(fù)雜。

NVIDIA Isaac AMR

助力機(jī)器人車隊(duì)的無縫部署

對(duì)于從事先進(jìn)機(jī)器人開發(fā)、想要提高運(yùn)營效率以及降本增效的行業(yè)與企業(yè)，Isaac AMR 平臺(tái)將會(huì)是絕佳的得力幫手。

NVIDIA Isaac AMR是一個(gè)可用于打造新一代 AMR 車隊(duì)的平臺(tái)，包含了從邊緣到云的軟件服務(wù)、計(jì)算以及一套參考傳感器和機(jī)器人硬件，用于仿真、驗(yàn)證、部署、優(yōu)化和管理 AMR 車隊(duì)，在大型、高動(dòng)態(tài)、非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中確保先進(jìn)的測繪、自主和仿真能力。按照 Isaac AMR 所提供的藍(lán)圖，就能夠輕松地以更低的成本、更快的速度部署最先進(jìn)的 AMR。

Isaac AMR 建立在NVIDIA Nova Orin參考架構(gòu)的基礎(chǔ)上，該套件集成了包括立體攝影機(jī)、魚眼攝影機(jī)、2D 及 3D 激光雷達(dá)等多個(gè)傳感器，以及強(qiáng)大的NVIDIA Jetson AGX Orin系統(tǒng)模塊，并取得部分最先進(jìn)的人工智能和硬件加速算法，實(shí)時(shí)在邊緣以 275TOPS 的算力執(zhí)行這些算法，藉此成為 Isaac AMR “學(xué)霸朋友般”的大腦與 “時(shí)刻觀察路況”的眼睛。第三方企業(yè)等開發(fā)者還可以基于 Isaac AMR，結(jié)合自身需求進(jìn)行二次開發(fā)。

Metropolis——

簡化實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主性的重要途徑

讓我們將探討再進(jìn)一步。NVIDIA Metropolis是 AMR 的重要應(yīng)用框架之一，其將來自于工廠車間的光學(xué)檢查等不同領(lǐng)域的可視化數(shù)據(jù)和 AI 整合起來，使工業(yè)技術(shù)公司和制造商能夠開發(fā)、部署和管理具有競爭優(yōu)勢(shì)的自定義質(zhì)量控制系統(tǒng)。同時(shí) NVIDIA Metropolis 支持 AMR 在工廠車間獲得額外的情境感知層，還能增強(qiáng)對(duì)人員和其他 AMR 的可見性，從而避開擁擠的區(qū)域和盲區(qū)，以及避免相互碰撞。

DeepMap——

加速測繪提供地圖的解決方案

機(jī)器人車隊(duì)的有序運(yùn)行不止需要自主性，也需要更準(zhǔn)確的導(dǎo)航加持。利用高精度地圖對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行感知建圖，將大大提升定位導(dǎo)航的準(zhǔn)確性。

Isaac AMR 通過連接NVIDIA DeepMap的云服務(wù)，能夠增強(qiáng)建立及部署機(jī)器人應(yīng)用程序的能力，加速大型環(huán)境的測繪和語義理解。無需資深技術(shù)團(tuán)隊(duì)支持，就可將機(jī)器人對(duì)大型設(shè)施的測繪時(shí)間從數(shù)周縮短到數(shù)天，并實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精度的驚人程度。

此外，連接 DeepMap 還可以生成豐富的 3D 體素地圖，并用它們?yōu)槎喾N類型的 AMR 創(chuàng)建占用地圖和語義地圖。借助 DeepMap Update Client，還可在需要的情況下實(shí)時(shí)更新機(jī)器人地圖。

cuOpt——

實(shí)時(shí)路線優(yōu)化提升運(yùn)輸效率

機(jī)器人可以更加智能化，更好地感知周圍環(huán)境，逐漸提升自動(dòng)化程度，還能將完成任務(wù)的速度提高許多倍，在這一基礎(chǔ)上，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人將能夠在最少的人工干預(yù)下做出決策。

NVIDIA cuOpt是一種適用于 AI 物流的軟件 API，對(duì)于最后一公里交付、供應(yīng)鏈、倉庫揀貨和送餐可實(shí)現(xiàn)近乎實(shí)時(shí)的路線優(yōu)化，更是 AMR 編隊(duì)的理想選擇。

例如，一個(gè)用于倉庫的自主機(jī)器人要將有效載荷從 A 地點(diǎn)移動(dòng)至 B 地點(diǎn)，意味著該機(jī)器人必須能夠感知周圍的自由空間，檢測并避免路徑中的任何障礙，還要做出“即時(shí)”決定，選擇路徑。Isaac AMR 就能夠通過多模式導(dǎo)航，搭配 NVIDIA cuOpt 軟件的云端車隊(duì)優(yōu)化功能，為機(jī)器人賦予更多自主性。

總結(jié)

構(gòu)建高效的機(jī)器人車隊(duì)，需要 Metropolis 助力機(jī)器人自主性的簡化實(shí)現(xiàn)，發(fā)揮“集體智慧”高效協(xié)作，也需要 DeepMap 加速測繪提供地圖和 NVIDIA cuOpt 幫助實(shí)時(shí)路線優(yōu)化，在遵守“交通規(guī)則”的同時(shí)提升運(yùn)行效率，NVIDIA Issac AMR 不僅能淋漓盡致地充分發(fā)揮這兩大特點(diǎn)，還能結(jié)合 AI 的先進(jìn)技術(shù)，通過例如NVIDIA EGX平臺(tái)和NVIDIA Fleet Command混合云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)地機(jī)器人車隊(duì)搭建效果。

• 了解適用于自主移動(dòng)機(jī)器人的 NVIDIA Isaac 平臺(tái)：https://www.nvidia.cn/deep-learning-ai/industries/robotics/autonomous-mobile-robots/

• NVIDIA Metropolis 應(yīng)用框架：https://www.nvidia.cn/autonomous-machines/intelligent-video-analytics-platform/