Японские производители роботов объединяются с Nvidia для развития «физического ИИ»

Японская технологическая компания Fujitsu начала совместную работу с производителями промышленной робототехники FANUC, Yaskawa Electric и Kawasaki Heavy Industries над развитием систем «физического искусственного интеллекта». Проект предусматривает использование программных и вычислительных технологий Nvidia, которые должны помочь роботам анализировать окружающую обстановку, адаптироваться к изменяющимся условиям и выполнять более сложные задачи без жёстко заданного сценария.

Инициатива была представлена в Токио руководителями Nvidia, Fujitsu и трёх крупнейших японских производителей роботов. Речь пока идёт не о создании отдельной совместной компании и не о готовом серийном продукте, а о формировании общей технологической платформы. Участники намерены объединить японский опыт в производстве промышленного оборудования с моделями искусственного интеллекта, компьютерным зрением, цифровыми двойниками и средствами моделирования Nvidia.

Чем «физический ИИ» отличается от обычной автоматизации

Большинство промышленных роботов выполняет заранее запрограммированную последовательность движений. Манипулятор способен с высокой скоростью сваривать кузова, переносить детали или обслуживать станок, но рабочее пространство должно оставаться предсказуемым. Если заготовка сместилась, рядом появился посторонний предмет или изменилась форма упаковки, системе может потребоваться остановка и вмешательство специалиста.

«Физический ИИ» должен сделать оборудование более самостоятельным. Робот получает данные от камер, датчиков и других источников, сопоставляет их с моделью окружающего пространства и определяет подходящее действие. Такая машина не просто повторяет сохранённую траекторию, а оценивает положение предметов, возможные препятствия и результат собственных движений.

Какие возможности планируется развивать

• распознавание деталей и инструментов с помощью камер;
• адаптацию движений при изменении положения объекта;
• обучение новым операциям в виртуальной среде;
• совместную работу нескольких роботов и производственных систем;
• безопасное взаимодействие машин с людьми;
• проверку поведения оборудования до его запуска в реальном цехе.

Главная сложность заключается в том, что ошибка цифрового сервиса и ошибка физической машины имеют разные последствия. Неверный ответ программы можно исправить, тогда как неправильное движение тяжёлого промышленного робота способно повредить продукцию, оборудование или создать угрозу для человека. Поэтому разработчикам необходимо одновременно повышать самостоятельность машин и устанавливать строгие ограничения для их действий.

Fujitsu займётся общей системой управления

Fujitsu рассматривает возможность создания платформы совместного управления, которая должна связать цифровые модели с реальными производственными процессами. Она сможет получать информацию от оборудования, анализировать состояние предприятия и распределять задачи между роботами разных производителей.

В проекте предполагается использовать технологии Nvidia Cosmos, Isaac, Omniverse и Jetson. Они охватывают несколько этапов разработки: создание моделей окружающего мира, обучение робототехники, физическое моделирование, построение цифровых двойников и выполнение алгоритмов непосредственно на установленном в машине вычислительном модуле.

Виртуальная среда позволит многократно проверить действия робота без риска для реального оборудования. В ней можно смоделировать перемещение грузов, работу манипуляторов, появление препятствий и взаимодействие нескольких машин. После обучения и испытаний алгоритм переносится на физического робота, где проходит дополнительную проверку.

Что внесут японские производители роботов

FANUC является одним из крупнейших мировых производителей промышленных роботов, систем управления и оборудования для автоматизации заводов. Компания сможет применять новые технологии при обработке материалов, сборке, перемещении деталей и обслуживании станков.

Yaskawa Electric специализируется на робототехнике, сервоприводах и системах управления движением. Для «физического ИИ» особенно важны точные приводы, поскольку решение программной модели должно быть преобразовано в безопасное и контролируемое движение механизма.

Kawasaki Heavy Industries работает не только с промышленными манипуляторами, но и с транспортом, энергетикой, авиационной техникой, судостроением и медицинскими системами. Компания уже развивает отдельный центр физического ИИ в Кремниевой долине и рассматривает применение технологии в мобильной робототехнике, здравоохранении и других отраслях.

Роботы должны быстрее осваивать новые задачи

Сегодня внедрение промышленного робота часто требует длительной подготовки. Специалисты проектируют рабочую ячейку, создают ограждения, рассчитывают траектории, программируют движения и проводят многочисленные испытания. Даже небольшое изменение продукции способно потребовать перенастройки всей системы.

Использование искусственного интеллекта потенциально сокращает этот процесс. Оператор сможет описывать задачу, показывать необходимое действие или задавать результат, после чего система предложит последовательность операций. Робот будет корректировать движение по данным камер и датчиков, а не полагаться исключительно на фиксированные координаты.

Это особенно важно для предприятий, выпускающих небольшие партии разных изделий. Традиционная роботизация лучше всего окупается на массовом производстве, где одна операция повторяется тысячи раз. Более гибкие машины смогут применяться при частой смене заказов, нестабильном расположении предметов и работе с продукцией, отличающейся по размеру или форме.

Где технология может использоваться первой

• на сборочных участках промышленных предприятий;
• при сортировке и перемещении грузов на складах;
• для автоматического контроля качества продукции;
• в строительстве и обслуживании инфраструктуры;
• в медицинской и вспомогательной робототехнике;
• при выполнении опасных или физически тяжёлых работ.

Япония рассчитывает компенсировать дефицит работников

Одной из причин развития проекта стала нехватка рабочей силы в Японии. Старение населения и сокращение числа работников создают проблемы для промышленности, строительства, логистики, медицинского обслуживания и ухода за пожилыми людьми. Более самостоятельные роботы рассматриваются как способ сохранить объёмы производства и передать машинам часть тяжёлых, монотонных и опасных операций.

При этом участники инициативы пока не назвали точные сроки массового появления таких систем. Первые этапы сотрудничества должны быть связаны с разработкой платформы, моделированием и проверкой отдельных сценариев. Между демонстрацией интеллектуального робота и его стабильной работой на предприятии остаётся длительный путь, включающий испытания, сертификацию и интеграцию с существующим оборудованием.

Объединение Nvidia с Fujitsu, FANUC, Yaskawa Electric и Kawasaki Heavy Industries показывает, как меняется промышленная автоматизация. Следующее поколение роботов должно отличаться не только скоростью и точностью механики, но и способностью понимать окружающую среду. Если разработчикам удастся обеспечить надёжность и безопасность таких систем, «физический ИИ» сможет расширить роботизацию за пределы однообразных операций и сделать автоматизацию доступнее для предприятий с постоянно меняющимися задачами.