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案例研究:KUKA和Skyline Robotics攀登新高度

导读 为了自动执行窗户清洁任务,Skyline 开发了 Ozmo,这是一个将KUKA的 KR AGILUS 与计算机视觉系统、人工智能 (AI) 和机器学习技术相

为了自动执行窗户清洁任务,Skyline 开发了 Ozmo,这是一个将KUKA的 KR AGILUS 与计算机视觉系统、人工智能 (AI) 和机器学习技术相结合的系统。以前需要三到四个月的体力劳动,Ozmo 只需大约一半的时间就可以自动完成。但最重要的是,该系统通过将人工从擦窗平台或“篮子”中移出来确保安全。

手动清洁窗户可能需要三到四个人——两个在篮子里,一个在屋顶上,在某些情况下,另一个人在地上。Ozmo 只需要一个人在屋顶上控制篮子、电源和水源以及起重机,而机器人则负责清洁。

五年准备,完美清洁效果

对于电力和供水,Ozmo 旨在适应建筑物现有的建筑物维护单元 (BMU) 基础设施,从建筑物本身收集电力和供水。在篮子里,一张桌子上装有几种类型的传感器和计算机。机械臂及其使用激光进行成像的激光雷达(光探测和测距)相机位于桌子顶部。激光雷达相机使用对人类安全的 1 类激光。一旦桌子被夹入建筑物预先存在的洗窗篮中,该系统就可以工作了。

根据 Skyline Robotics 总裁兼首席运营官 Ross Blum 的说法,Skyline 团队在过去五年中一直致力于 Ozmo 项目,一路上克服了许多技术障碍,并采取了迭代步骤来集成所有必要的组件和功能。其中包括 KR AGILUS 本身以及使其手臂能够模仿人类运动以清洁窗户的程序。

Ozmo 如何看待、感受和思考

在解释 Ozmo 的工作原理时,Ross Blum 对人类感官进行了类比:“机器人手臂与为机器人提供‘视线’的激光雷达摄像头以及清洁刷末端的力扭矩传感器进行通信,为 Ozmo 提供'触摸'的感觉,”布鲁姆解释道。“系统软件充当大脑,从多个不同的摄像头和传感器收集数据,以大约 200 次/秒的速度不断优化路径规划,同时使 Ozmo 自动下降到摩天大楼的一侧。”

从防风雨到世界级

对于 Ozmo 系统,Skyline 采用了 KUKA KR AGILUS Waterproof 与基于软件的人工智能,使窗户清洗应用成为可能。Skyline 开发了一种算法,允许对力控制和其他变量进行反馈,然后控制机器人对玻璃施加的压力。

机器人的范围延伸 1.1 米。据 Blum 称,“Skyline 选择 KUKA 的最大因素之一不仅是品牌的信誉和支持它的世界级团队,还因为 KUKA 的机械臂可以应对户外环境的严酷环境,而大多数其他品牌都没有这样做。” 他接着说,这些机器人的防护等级为 IP67,非常可靠,而且它们的六轴运动对 Skyline 也很重要,尤其是在处理他们在建筑物上遇到的复杂立面几何形状时。

KUKA KR C5 micro 带来更大的灵活性

KR C5 微控制器在满足全球范围内不同的平台重量限制方面也发挥了重要作用。控制器重量为 9.8 公斤,比其他选项轻了 16 公斤,占用的空间也大大减少。在某些情况下,这将允许 Skyline 将多个臂放在一个篮子中,即使重量限制较低。

“在将机器人带出受控环境方面,我们希望在前沿领域占据主导地位,”布鲁姆说。“为了实现这一目标,我们相信 KUKA 是合适的合作伙伴自动化供应商。他们愿意将机器人技术带到典型应用之外,我们期待与他们的工程师更紧密地合作,开发专为户外环境设计的产品。”

即使阵风也不会阻止Ozmo

Ozmo 采用的所有技术都非常先进,尤其是其软件和世界一流的硬件组件。它们使 Skyline 不仅可以实时控制和调整机器人的运动,还可以实时稳定机器人所在的系统篮/平台。使这项工作如此具有挑战性的是必须针对意外变量进行调整,例如阵风或起重机运动学的特性,这可能导致篮子的一侧比另一端下降得更远。Ozmo 可以处理所有这些变量并立即进行补偿,以确保清洁质量和最有效的下降路径。

为了稳定,Ozmo 使用其 KR AGILUS 对不稳定的篮筐施加反作用力。机器人的手臂靠在建筑物的窗户上多半秒钟,以防止篮子晃动。据 Blum 称,Skyline 是第一家也是唯一一家以这种方式成功使用机器人手臂的机器人公司。

成功需要经验和强大的合作伙伴

“许多机器人公司都希望进入自动窗户清洁业务,”Skyline Robotics 董事长兼首席执行官迈克尔布朗说。“然而,事情的真相是,这样做是非常复杂和数学的,特别是在人工智能和机器学习方面。你不能只是把一个机器人拍在篮子里,然后就认为这就是它的全部了。多年来,我们一直在使用洗窗器来完善我们的系统,并确保它具有必要的算法来应对多变的环境。”

他还指出,伙伴关系一直是 Ozmo 发展的关键。“KUKA 一直在为我们提供每一步的建议,我们真的找不到更好的合作伙伴了,”他说。“一旦我们在纽约市完成了我所说的概念验证阶段,我们计划与 KUKA 重新召开会议,讨论并深入了解如何利用他们的技术调整或进一步改进我们的产品。对我们来说,与 KUKA 的合作对我们业务的成功至关重要。”

支持纽约市的 Ozmo

对于上述概念验证阶段,Skyline Robotics 现已获得广泛支持。该公司宣布成功完成 650 万美元的融资。Skyline Standard Holdings 在本轮融资中领投,来自 Kärcher New Venture GmbH、Gefen Capital 等。“Kärcher 很高兴继续支持 Skyline Robotics 的使命,即在全球范围内为窗户清洁创造一个更高效、更安全的工作环境,”Kärcher New Venture GmbH 企业风险投资主管 Patrick Nennewitz 说。Nennewitz 补充说:“Skyline 用机器人改变行业的同时仍然创造就业机会的能力是其他机器人公司应该复制的模式。随着建筑物越来越高,劳动力越来越少,Skyline 的到来是及时的。”

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