هر روزی که می‌گذرد، ربات‌ها در زندگی ما نقش پررنگ‌تری پیدا می‌کنند؛ اما برای اینکه ربات‌ها بتوانند به‌طور موثرتری با دنیای اطراف خود ارتباط برقرار کنند، نیاز به چشمان قوی‌ای دارند تا بتوانند با کمک آن جزییات محیط را تشخیص دهند؛ اینجاست که بینایی رباتیک وارد میدان شده و این توانایی را به آنها هدیه می‌کند؛ برای آشنایی بیشتر با این فناوری، در ادامه این مطلب همراه تی‌اس‌روبوت باشید.
بینایی رباتیک چیست؟
بینایی رباتیک به توانایی ربات در دیدن و حس‌کردن محیط اطراف آن اشاره دارد. ربات‌ها برای دیدن از دوربین‌ها و نرم‌افزارهای پردازش تصویر استفاده می‌کنند، تا بتوانند به‌راحتی محیط اطراف خود را تجزیه و تحلیل کرده و به تنهایی حرکت کنند. تصاویری که توسط دوربین ضبط می‌شود، توسط یک کامپیوتر درونی پردازش می‌شود؛ این کامپیوتر دقیقا مشابه مغز انسان عمل می‌کند.
سیستم بینایی رباتیک چطور کار می‌کند؟
ربات‌ها می‌توانند با کمک یک یا چند دوربین به‌خوبی ببینند. روی هر بازوی رباتیک حداقل یک دوربین نصب می‌شود و عملا مانند چشم‌های ربات عمل می‌کنند. در بعضی موارد هم، چند دوربین دیگر در مکان‌های استراتژیک نصب شده و به ربات کمک می‌کنند تا زاویه دید وسیع‌تری داشته باشد.
قبل از راه‌اندازی و استفاده از سیستم بینایی ماشین در رباتیک، ابتدا آنها برنامه‌ریزی می‌شوند. در این مرحله دوربین‌ها از اجسام مختلف اسکن‌های دو بعدی و سه بعدی را تهیه می‌کنند. این تصاویر در پایگاه داده‌های ربات ذخیره شده و در ادامه ربات برای انجام وظایف خاصی که باید انجام دهد، برنامه‌ریزی می‌شود.
While giving robots eyes doesn’t make them self-aware, it does enable them to perform operations in ways that dramatically improve their performance.
در حالی که چشم دادن به ربات ها باعث خودآگاهی آنها نمی شود، آنها را قادر می سازد تا عملیات را به گونه‌ای انجام دهند که عملکرد آنها را به‌طور چشمگیری بهبود بخشد.
منبع:
بینایی ماشین در رباتیک در سه مرحله زیر تصاویر را در اختیار ربات قرار می‌دهد.
1- تصویربرداری
دوربین‌ها از اشیایی که وارد فضای کاری ربات می‌شوند، فیلم و عکس تهیه می‌کند؛ در ادامه تصاویر و فیلم‌های ضبط‌شده، تحلیل می‌شوند و با بالابردن کیفیت، یک تصویر واضح به دست می‌آید.
2- پردازش تصاویر
در این مرحله تصاویر بیشتر پردازش شده و به صورت پیکسلی تحلیل می‌شوند. سیستم بینایی رباتیک، رنگ‌ها و شکل ظاهری جسم را با تصویری که در پایگاه داده برنامه‌ریزی شده است، به‌خوبی مقایسه می‌کند.
3- پاسخ‌دهی
وقتی که ربات تشخیص می‌دهد که جسم در تصویر با تصویری از قبل داده‌های آن برنامه‌ریزی شده، مطابقت دارد، عمل مربوطه را روی آن جسم انجام می‌دهد.
جالب است بدانید که کل این فرآیند تنها در عرض چند ثانیه اتفاق می‌افتد.
در سیستم بینایی رباتیک از چه تکنیک‌هایی استفاده می‌شود؟
معمولا در سیستم بینایی ماشین در رباتیک، تکنیک‌های زیر به کار گرفته می‌شوند.
1- تشخیص اشیا (Object recognition)
در این تکنیک ربات قادر است اشیا خاصی مثل وسایل مختلف، چراغ‌های راهنمایی، انسان‌ها و… را شناسایی کند. این تکنیک به ربات این فرصت را می‌دهد تا به‌طور دقیق‌تری با محیط اطراف خود تعامل داشته باشد و بتواند به‌راحتی وظایف خاص خود را انجام دهد.
2- تشخیص حرکت (Motion detection)
این تکنیک به ربات این درک را می‌دهد تا کاملا متوجه شود که چه اتفاقاتی در محیط در حال رخ‌دادن است. با این درک ربات می‌تواند موانع را تشخیص داده و از آنها اجتناب کند. این تکنیک در هدایت ربات بسیار به کار می‌آید.
3- ادراک عمق (Depth perception)
در این روش ربات از دوربین‌های استریو یا حس‌گرهای عمق برای تعیین فاصله اشیا استفاده می‌کند. این تکنیک سه‌بعدی برای مسیریابی و تعامل بهتر با محیط اهمیت زیادی دارد.
4- درک صحنه (Scene understanding)
این تکنیک شامل تحلیل روابط بین اشیا در یک محیط است و ربات با استفاده از آن می‌تواند هوشمندانه‌تر عمل کرده و مسیریابی را بهتر انجام دهد.
|
چنانچه برای خرید، نصب یا دریافت اطلاعات بیشتر درباره این سیستم‌ها، به راهنمایی نیاز دارید، می‌توانید برای دریافت مشاوره رایگان از طریق شماره زیر با کارشناسان ما در تیم تی‌اس‌روبوت در تماس باشید. |
نرم‌افزار سیستم بینایی رباتیک چه اطلاعاتی را استخراج می‌کند؟
این نرم‌افزار با تجزیه و تحلیل تصاویر، اطلاعات مهم زیر را به دست می‌آورد.
- حرکت، سرعت و جهت اجسام متحرک
- رنگ، شکل و بافت اشیا
- مکان و جهت‌گیری اشیا در فضای سه‌بعدی
- هویت و دسته‌بندی اشیا شناخته‌شده
این اطلاعات به ربات کمک می‌کند تا بفهمد دقیقا در میدان دیدش چه اتفاقی می‌افتد و اگر انسان‌ها نیز با او کار می‌کنند و ربات از نوع کوبات است، ایمنی کارکنان نیز کاملا حفظ می‌شود.
سیستم بینایی رباتیک چه کاربردهایی دارد؟
از سیستم بینایی ماشین در رباتیک می‌توان برای انجام کارهای زیر استفاده کرد.
1- بازرسی محصول
با کمک این سیستم ربات‌ها می‌توانند محصولات را به‌صورت بصری بازرسی کرده و از مونتاژ و تولید درست آن مطمئن شوند؛ مانند بررسی مادربورد بعد از لحیم‌کاری. اگر محصول تولیدشده کیفیت لازم را نداشته باشد، ربات می‌تواند به‌راحتی آن را جدا کرده و کنار بگذارد.
2- مرتب‌سازی اشیا
دومین کاربرد سیستم‌های بینایی رباتیک در مرتب‌سازی اشیاست. با کمک این سیستم، ربات‌ها می‌توانند اشیا را براساس نشانه‌های بصری مثل شکل، رنگ، اندازه، بارکد و QR کدی که دارند، مرتب و دسته‌بندی کنند. این ویژگی در چیدن انبار و پالت‌سازی بسیار به کار می‌آید.
3- اندازه‌گیری
با استفاده از این سیستم، ربات‌ها می‌توانند اندازه‌گیری‌های دقیقی از اجسام انجام داده و مطمئن شوند که جسم تولیدشده دارای ابعاد خاصی هست یا خیر.
4- ناوبری
سیستم‌های بینایی ماشین در رباتیک، به ربات این فرصت را می‌دهند تا با شناسایی موانع، نقشه‌برداری فضاها و برنامه‌ریزی مسیر‌ها در محیط حرکت کنند.
کدام صنایع بیشترین بهره را از سیستم بینایی رباتیک می‌برند؟
از جمله صنایعی که بیشترین بهره را از سیستم‌های بینایی ماشین در رباتیک می‌برند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
| نام صنعت | کاربرد سیستم بینایی رباتیک |
| خودروسازی | بازرسی مونتاژ، تشخیص قطعات و کنترل کیفیت |
| الکترونیک | مونتاژ دقیق، عیب‌یابی و قراردادن قطعات در جای خود |
| لجستیک و انبارداری | مرتب‌سازی، دسته‌بندی و مدیریت موجودی |
| غذا و نوشیدنی | دسته‌بندی، بسته‌بندی و کنترل کیفیت |
| داروسازی | بازرسی و بسته‌بندی |
با انواع مختلف بینایی ماشین در رباتیک بیشتر آشنا شوید!
وقتی که تصمیم گرفته‌اید از سیستم‌های بینایی ماشین در رباتیک استفاده کنید، بهتر است قبل از خرید هر سیستم، دقیقا به آنچه که نیاز دارید نگاه کنید چراکه همه راه‌حل‌های بینایی یکسان نیستند. و هنگام خرید باید به تفاوت در هزینه، انعطاف‌پذیری، سهولت در استفاده و قابلیت‌های نرم‌افزاری سیستم‌های بینایی توجه کرد.
به‌طور کلی دو نوع دوربین وجود دارد، دوبعدی و سه‌بعدی.
1- دوربین‌های دوبعدی
دوربین‌های دوبعدی نسبت به دوربین‌های سه‌بعدی قیمت مناسب‌تری دارند، اما عملکرد آنها نسبت به دوربین‌های سه‌بعدی کمی ضعیف‌تر است. این دوربین‌ها می‌توانند طول و عرض یک جسم را اندازه‌گیری کنند اما توانایی تعیین ارتفاع اجسام را ندارند؛ با همه این اوصاف این دوربین‌ها بسیار قابل‌اعتماد هستند.
2- دوربین‌های سه‌بعدی
دوربین‌های سه‌بعدی گران‌ترین دوربین‌های بازار هستند و می‌توانند طول، عرض و ارتفاع را اندازه‌گیری کنند. این دوربین‌ها از نظر قابل‌اعتمادبودن، نسبت به دوربین‌های دوبعدی کمی ضعیف‌تر هستند. از آنجایی که دوربین‌های سه‌بعدی می‌توانند ارتفاع اجسام را هم اندازه‌گیری کنند، برای کار با محصولاتی که ارتفاع آنها متفاوت است، یا برای انجام کارهای پلتایزینگ و بسته‌بندی، بسیار کاربردی هستند.
استفاده از سیستم بینایی رباتیک با چه مزایایی همراه است؟
در ادامه مزایای استفاده از سیستم بینایی ماشین در رباتیک را با هم بررسی خواهیم کرد.
1- افزایش بهره‌وری
با استفاده از سیستم بینایی رباتیک، ضبط شده و برای آموزش مدل‌های هوش مصنوعی ربات استفاده می‌شود. وقتی ربات‌ها با داده‌های دقیق و قوی آموزش ببینند، می‌توانند با سرعت بیشتری کار کرده و با دقت بیشتری نقص‌های محصولات را شناسایی کنند. با کمک بینایی ماشین در رباتیک خودبه‌خود زمان تشخیص و اصلاح خطاها کاهش یافته و کیفیت محصولات نیز افزایش پیدا می‌کند، این کار باعث رشد بهره‌وری در خطوط تولید خواهد شد.
2- تضمین ثبات کیفیت محصولات
انتظار دقت و حفظ کیفیت برای کسی که به‌طور مداوم کار می‌کند، کاملا غیرواقعی‌ست؛ این یکی از دلایلی‌ست که باید برای انجام کارهای تکراری از ربات‌ها به‌جای نیروی انسانی استفاده کرد. با استفاده از سیستم بینایی رباتیک، ربات‌ها می‌توانند به بهترین شکل جایگزین نیروهای انسانی شوند و به‌صورت 24/7 محصولاتی با کیفیت یکنواخت را تولید کنند، بدون اینکه بی‌دقتی یا خستگی روی کیفیت نهایی محصول تاثیر بگذارد.
3- قابل‌اعتمادبودن
ربات‌هایی که سیستم بینایی روی آنها نصب شده است، از همتایان بدون بینایی خود بسیار قابل‌اعتمادتر هستند. این ربات‌ها کورکورانه عمل نمی‌کنند و اگر جسمی با تصاویر برنامه‌ریزی‌شده در آنها، متفاوت باشد، سریعا نسبت به آن واکنش نشان می‌دهند.
4- افزایش ایمنی محیط‌کار
ربات‌های سنتی براساس برنامه‌ریزی خود با سرعت و جهت مشخص حرکت می‌کنند و اگر یک نیروی انسانی بر سر راه آنها قرار بگیرد، ربات‌ها همچنان به راه خود ادامه خواهند داد و این مسئله، ایمنی کارکنان را به خطر خواهد انداخت. اما ربات‌هایی که از سیستم‌های بینایی رباتیک استفاده می‌کنند، به محض تشخیص یک جسم در مسیر، سریعا در جای خود متوقف می‌شوند و در نتیجه با کمک سیستم‌های بینایی ماشین در رباتیک، ایمنی محیط‌کار به‌طرز چشمگیری افزایش پیدا خواهد کرد.
5- کاهش هزینه‌های عملیاتی
استفاده از سیستم بینایی ماشین در رباتیک ممکن است در ابتدا کمی هزینه‌بر به نظر بیاید اما با گذشت زمان می‌توان به آن به چشم یک سرمایه‌گذاری نگاه کرد؛ چراکه با کمک سیستم‌های بینایی ماشین در رباتیک می‌توان در زمان و منابع صرفه‌جویی خوبی داشت و همچنین نرخ تولید و کیفیت محصولات را نیز بالا برد.
استفاده از سیستم بینایی رباتیک با چه معایبی همراه است؟
درست است که استفاده از سیستم‌های بینایی رباتیک بسیار سودآور است، اما با این حال می‌تواند با معایب خاصی هم همراه باشد؛ معایبی مثل:
1- هزینه‌های بالا
پیاده‌سازی سیستم‌های بینایی می‌تواند کمی هزینه‌بر باشد؛ این هزینه به سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای مورد استفاده و همچنین نیاز به نگهداری مداوم آنها مربوط می‌شود.
2- حساسیت نسبتا بالا
سیستم‌های بینایی نسبت به تغییرات نور یا دما کمی حساس هستند و ممکن است نتوانند در شرایطی که نور یا دما مساعد نیست، عملکرد خوبی داشته باشند.
3- پیچیدگی در یکپارچه‌سازی
ادغام سیستم‌های بینایی با ربات‌ها می‌تواند کمی چالش‌برانگیز باشد و معمولا به زمان و تخصص قابل‌توجهی نیاز دارد.
جمع‌بندی
در این مطلب با شما درباره بینایی رباتیک صحبت کردیم و سعی کردیم نگاهی کوتاه به مزایا، معایب و کاربردهای آن داشته باشیم. بینایی رباتیک به‌عنوان یکی از نوآورانه‌ترین پیشرفت‌های فناوری شناخته می‌شود. این فناوری به‌سرعت در حال توسعه است و در صنایع مختلف به کار گرفته می‌شود. اگر شما هم قصد به‌کارگیری این فناوری را در خطوط تولید خود دارید، می‌توانید برای دریافت مشاوره رایگان از طریق شماره زیر با کارشناسان ما در تی‌اس‌روبوت در تماس باشید.
از همراهی شما تا اینجا متشکریم. لطفا اگر سوال بی‌پاسخی درباره بینایی رباتیک دارید، در قسمت کامنت با ما در میان بگذارید تا در اسرع‌وقت پاسخگوی شما عزیزان باشیم.
سوالات متداول
1- بینایی ماشین رباتیک چطور به اتوماسیون کمک می‌کند؟
بینایی ماشین رباتیک با خودکارکردن وظایفی که قبلا به مداخله انسانی نیاز داشت، فرصت اتوماسیون بیشتر را فراهم می‌کنند. با کمک سیستم‌های بینایی ربات‌ها می‌توانند در همان لحظه تصمیم بگیرند، با تغییرات محیط سازگار شوند و وظایف پیچیده را به بهترین شکل انجام دهند.
2- آیا می‌توان بینایی ماشین رباتیک را با هوش مصنوعی ادغام کرد؟
بله؛ هوش مصنوعی نقش مهمی در بینایی ربات دارد؛ هوش مصنوعی به بیشترشدن دقت و سازگاری سیستم‌های بینایی ماشین در رباتیک کمک کرده و معمولا از آن برای آموزش ربات‌ها برای تشخیص الگوها، تشخیص ناهنجاری‌ها و تصمیم‌گیری براساس داده‌های بصری استفاده می‌شود.
3- از چه نوع حس‌گرهایی در سیستم‌های بینایی رباتیک استفاده می‌شود؟
در سیستم‌های بینایی ربات از انوع حس‌‌گرها از جمله دوربین‌های دوبعدی، دوربین‌های استریو سه‌بعدی، سنسورهای مادون قرمز و سنسورهای عمق استفاده می‌شود.
برای مطالعه بیشتر شما
Robot Vision System: What You Need to Know
Machine Vision Systems for Robotics
