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未来机器人助力各个行业的发展
发布时间:2023-01-05
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      在近日召开的2023 CES上,NVIDIA发布了Isaac Sim的最新版本2022.2,那么新版本的亮点在哪里?主要将解决了机器人哪些行业痛点?
 
      Isaac Sim 2022.2版本的重大创新:加入人员模拟功能
 
      根据ABI Research的数据,工业和商业机器人的装机量将从2020年的310万台增长到2030年的2000万台,增幅超过6.4倍。为了开发、验证和部署这些新的AI机器人,企业需要使用模拟技术将这些机器人放到真实的场景中。此外,人类与机器人的协同工作也变得越来越重要。

 
      NVDIA Isaac Sim 2022.2最新版本重点提高了制造和物流机器人用例的性能和功能
 
      Isaac Sim新增加的人员模拟功能可将合成人员添加到仓库或生产设施中,并让他们完成堆放包裹、推送小车等常见的任务。该工具现已支持许多常见的行为,所以模拟这些行为就像发布命令一样简单。



图一:Isaac Sim 2022.2的人员模拟


      要实现这一功能并不容易!为了最大程度地减少在模拟世界中观察到的结果与在真实世界中看到的结果之间的差距,必须要有符合物理学的传感器模型。凭借NVIDIA RTX技术,Isaac Sim现在可以实时渲染来自传感器的符合物理学的数据。在使用RTX模拟激光雷达时,光线追踪可以在各种照明条件下或者在对反射材料做出反应时提供更加准确的传感器数据。



图二:Isaac Sim提供RTX雷达和传感器支持


      Isaac Sim还提供了许多新的可模拟3D资产,这对于建立符合物理学的模拟环境至关重要。从仓库零件到机器人都是现成的,因此开发者和用户可以快速开始构建。
 

      NVIDIA Isaac Sim 2022.2版本助力三大应用场景
 
      仓库物流:仓库物流是最重要的机器人创新领域之一。Isaac Sim中的几个工具可以满足模拟仓库机器人的需求。之前的版本包含了一个仓库建造工具。现在,Isaac Sim包括一个构建真实的传送带工具。还有一个人员模拟器可以将数字人添加到仓库环境中。这将有助于验证在人类附近工作的机器人的感知和安全系统。

 
      制造业:长期以来,制造环境一直采用机械手机器人实现流程的自动化。2022.2版本在处理机械手机器人的运动控制方面有许多新功能。Isaac Sim中更新的运动生成扩展程序简化了运动控制算法在模拟中的集成和基准测试。所包括的算法RMPFlow,为机器人创建平滑的轨迹,具有智能防撞功能。除了提高性能外,此版本还提供了许多可用性改进,包括Lula机器人描述文件的图形编辑器。
 

      车队优化:推出Isaac Sim的cuOpt扩展,这是直接与Isaac Sim集成的NVIDIA cuOpt引擎的部署。NVIDIA cuOpt是一个运营研究优化API,可帮助开发人员创建复杂的实时车队路线。这些API可用于解决具有多个约束的复杂路由问题,并提供新功能,如动态重新路由、作业调度和机器人路径规划,同时利用亚秒级解算器响应时间。
 
      简化机器人研究人员的工作
 
      对于机器人研究人员来说,新版本有大量的新功能,旨在推进强化学习、协作式机器人编程和机器人学习。针对庞大的机器人操作系统(ROS)开发者社区,Isaac Sim升级了对ROS 2 Humble和Windows的支持。所有Isaac ROS软件现在都可以在模拟中使用。

 
      为机器人研究人员设计的重要新功能包括Isaac Gym(强化学习)的性能改进。用于协作机器人编程的Isaac Cortex有了新的进展。最后,一个新的开源工具Isaac ORBIT为机器人学习和运动规划提供了模拟操作环境和基准。这些新能力对于机器人研究者来说十分重要。
 
      此外,Isaac Sim 2022.2版本还能够支持传感器升级,如支持Isaac Core传感器扩展程序、对RTX激光雷达的支持和激光雷达模型、对ROS/ROS2复制器后处理的支持等;还可以添加新的Sim Ready Assets教程;添加新的机器人等。
 
      Isaac Sim获得广大生态支持
 
      Isaac机器人平台也收获了从物流、制造到零售、能源、可持续农业等多个行业一众生态的支持,目前已有超过一百万开发者在使用NVIDIA Isaac机器人平台,超过一千家企业依赖于该平台的一个或多个部分。



图三:NVIDIA Isaac机器人生态


      许多企业已部署了使用Isaac Sim在虚拟世界中开发和测试的实体机器人。例如,Telexistence在日本的300家便利店中部署了饮料补货机器人;为了提高安全性,德国联邦铁路正在训练AI模型,以处理至关重要但在现实世界中很少发生的意外极端事件,如行李掉在火车轨道上;Sarcos Robotics正在开发在可再生能源装置中挑选和放置太阳能电池板的机器人。
 
      Festo使用Isaac Cortex简化协作机器人的编程并将模拟技能转移到物理机器人上;Fraunhofer正在使用Isaac Sim符合物理学的全保真可视化功能开发先进的AMR;Flexiv正在使用Isaac Replicator生成用于训练AI模型的合成数据。
 
      云端访问使Isaac平台触手可及
 
      随着Isaac Sim现已开放云端访问,全球范围内从事机器人项目的多学科团队,可以在测试和训练虚拟机器人方面进行合作,提高可及性、灵活性和可扩展性。
 
      在使用机器人系统构建新设施或扩展现有的自主系统时,缺乏足够的训练数据往往是阻碍部署的“拦路虎”。

 
      Isaac Sim通过Isaac Replicator,使开发者能够创建大规模的基准真实数据集,模仿真实世界的物理环境。在部署后,由于自动化需求的扩大,需要通过动态路线规划来操作由数百个机器人组成的高效率机队。NVIDIA cuOpt是一个通过自动化提高运营效率的实时机队任务分配和路线规划引擎。
 
      虽然训练机器人很重要,而模拟在培训人类操作员与机器人协同工作和为机器人编程方面也发挥着关键的作用。Ready Robotics正在使用Isaac Sim教授工业机器人的编程;Universal Robotics正在使用Isaac Sim培养工作队伍,在云端训练终端操作员。

 
结语
 
      作为一款机器人模拟和合成数据生成(SDG)工具,Isaac Sim这个NVIDIA Omniverse应用可加速智能机器人的开发、测试、培训和部署。而此次NVIDIA Isaac Sim2022.2新版本的发布,将进一步赋能开发者、研究者与终端用户。




注:文章转载《半导体行业观察》http://www.semiinsights.com/s/ai/38/46815.shtml