Nvidia推出Isaac开发组件,降低工厂自动化应用门槛

对于制造业、物流业等产业而言,如果想发展AI,所需要的不只是基于计算机视觉识别的瑕疵检测,也期盼能够扩大应用范围,减轻产线的人力负担,因此,有不少企业积极发展各种机器人(Robotic)的AI技术。

以Nvidia而言,他们发展出一套专属的应用程序框架,称为Isaac,可横跨整个流程来提供自动化处理,其中包含了几个要件,分别是:虚拟现实Isaac Sim、机器人软件堆栈Isaac SDK,以及执行软件的计算机与服务器端EGX。而且,有了上层控制机器人的Isaac堆栈,以及5G无线宽带通信环境,Nvidia认为,企业能以此来打造先进而自动化的未来工厂。

其中最令人眼睛为之一亮的应用,莫过于Isaac Sim,Nvidia创办人暨首席执行官黄仁勋在今年5月的GTC大会上特别提出说明。他说,Isaac Sim是遵循现实物理定律、可呈现逼真图片的虚拟现实,在这个场景,机器人会以为置身于实体的世界,而开发人员也能通过这个模拟环境来教导它学会、提升各种技能,一旦机器人的训练模型开发完成,就能将其执行在Nvidia EGX计算机或服务器平台,执行Isaac软件堆栈。

而这个Isaac软件堆栈,包含了传感模型,以及地理位置定位、接合(articulation)、导航等多种模型。在这样的架构其中,我们可经由5G网络流媒体的方式,控制一群机器人,并在相当低的连接延迟之下,接收各种传感信息,并且执行处理、传感、推理、动作,以及发送动作指令。

不过,用模拟环境来训练机器人AI,真的可行吗?Nvidia在当时宣布德国汽车大厂BMW选用Isaac机器人平台,以此构建他们的未来工厂。

这样的导入的确是重大挑战,因为该公司生产的车辆有40款机型,每天要提供数百种选项,而在生产流程其中,BMW会从近2千个供应商,将3千万种部位零件输入他们的厂区,他们在全球有30座工厂进行组装,每座工厂平均每56秒就要完成一部车的组装。当这3千万种部位进厂后,会即时送至工作区,由技师们将这些部件组装成车,随后,部件所在的空箱会被移走,装有部件的新箱又会进来,而在每个步骤中,机器人都可以涉入,协助分离、捡取、放置、传出、把空的部分捡出。

对于这样的自动化处理,黄仁勋盛赞:“这真是一种物流奇迹,也是当前自动化工厂面临的重大挑战之一,而这就是未来”他甚至大胆预言会因此而能形成一种新的工厂运行形态,他说:“我们可将整座工厂设计成单一机器人”,以此来支持大量生产、定制调整需求,若要实现这样的理想,他认为,能否善用人工智能与机器人将是关键。

到了10月举行的GTC大会,黄仁勋同样以Issac Sim的模拟应用进展,作为主要强调的特色。在这样的模拟环境其中,能够收集大量不同的对象、周围环境,以及各种情况的资料,以便提供具有无穷变化的环境与运行场景,而能训练机器人的能力,并验证其能耐。

Issac Sim也可搭配上述的Omniverse协同设计与模拟平台使用。黄仁勋提到,Issac Sim是在Omniverse构建出来的,能让我们在这个模拟真实的环境其中进行机器人的设计与训练,其中可导入Pixar主导的3D图形资料交换框架USD,以及机器人操作系统组织(ROS)主导的机器人叙述统一格式(Unified Robot Description Format,URDF)的文件。而在URDF其中,可描述机器人的型号、传感器、场景。

随后,黄仁勋以多支视频展示他们与BMW合作创建的模拟平台,是基于Isaac Sim而成,可用来设计、模拟、运维BMW所要构建的未来工厂。里面的机器人会执行Isaac软件堆栈,并且与即时模拟的工厂环境、其他代理程序之间,进行各种交互,此时,可做到自动导航、障碍物回避、作业安全(附近有人时会避开)、多个机器人并用的任务同步,也可搭配3D景深摄影机,进行交互式机器人动作指导(例如,机器人可根据侦测到现场作业人员的手势而调整其动作位置),此外,我们可编辑“运图像运算形对象(模拟的机器人本体)”,通过Isaac提供的图形操作接口来调整各种选项与连接关系,来帮机器人增添新的技能。

在工厂自动化的应用上,企业想要发展出较有较多自主能力的机器人并不容易,Nvidia提供了支持这类用途的软件开发组件,名为Isaac,其中提供了模拟环境,我们可在这个虚拟世界其中,训练与教导机器人学会指定的技能。

在边缘运算与物联网应用领域,Nvidia发布了EGX AI平台(他们在2019年5月底推出EGX平台,同年10月发布EGX Edge Supercomputing Platform)。

就硬件的部分而言,EGX目前涵盖Jetson系列单板计算机,以及通过Nvidia认证的服务器,系统软件则是搭配Nvidia发展的EGX Stack,今年10月Nvidia在EGX AI平台其中,增添了SaaS形态的云计算管理平台Fleet Command,并且宣布开放先期试用,这套云计算服务能协助企业简化边缘运算服务器AI应用程序的部署与安全管控作业。