为铁轨施工监测、给医美整形看脸,走出高通他要为中国机器视觉和运动规划开道

让机器人具备视觉感知运动规划的能力,这家公司要让自动化部署更简单。

采访 | 四月

撰文 | 力琴

极端温度、风和降水以及列车的辗轧,都会对长期运行的铁轨产生不同幅度的沉降,因此需要定期对下沉的铁轨进行「矫正」。

在施工过程中, 需要严格监控铁轨抬升高度,以防抬升过高。目前施工过程主要采用传统的电子水准仪,一次只能测量一个点,同时需要专业的测绘专业人员进行操作。

李辉创办的如本科技,推出了一款可以测量形变以及位移的产品——视觉位移分析仪(VDA),能够解决铁轨施工沉降监测这一难题,而且可实现两分钟内快速部署。

如本科技创办于 2018 年初,创始团队中有来自计算机视觉、机器人和光学领域的专家,目前已经推出两款计算机视觉产品,以及一款与主流机器人深度适配的机器人运动规划控制器。

两款计算机视觉产品包括 RVC X 系列 3D 相机和视觉位移分析仪 VDA,前者可采集不同视觉范围内的高分辨率 3D 图像,后者可以在工程、材料、交通等领域,对微小形变、位移等参数进行高精度、非接触式测量。

目前两款计算机视觉产品已经应用多个领域,比如工业领域的显示屏模组应变测试、医疗领域的无人体检与辅助手术、医美领域的整形模拟等。

而机器人运动规划控制器是对传统机器人厂商生产机器人控制器的深度适配就,在对机器人实现精准、灵活控制的同时,配备有统一易用的机器人 SDK 和运动规划技术,让机器人的使用更加快速简单。

产品应用跨度之大,让这家创业公司显得与众不同。

从硬件适配做起

谈到机器人与自动化这两个字眼,你或许会马上联想到在生产制造行业里,工业机器人在不知疲倦地进行简单而重复的工作。

在中国,工业机器人使用最多的是汽车领域,其次是 3C 领域,国内消费电子、家电、智能家居都是非常庞大的市场,国产化程度较高,但自动化程度较低。

根据前瞻产业研究院统计,2018 年,中国用于汽车整车制造及零部件的工业机器人销量约为 53955 台,用于家电、食品行业的机器人销量分别仅为 4930 台和 2640 台。目前,工业机器人由汽车、3C 逐渐向医疗、军工、物流等行业渗透。新兴领域将成为工业机器人新的发力点。

不同的机器人厂商使用的操作系统、中间件以及编程语言各有区别,既增加了使用成本和机器人应用范围,也难以在场景频繁迭代、任务复杂多变的行业大规模使用。很多机构通常会研发新的机器人示教方式,来降低机器人的使用门槛。目前性价比最高的示教方式有人机协作机器人。

如何设计一套更好的解决方案,并将机器人的使用门槛降低且推动自动化部署?这正是成立近两年的如本科技在做的事情。

在日本工业机器人设计公司 Mujin 工作过的李辉,很早就看到自动化带来的新机遇。日本很早就将自动化部署提上日程。「日本的物流行业是世界上最先进的,已经开始使用机器人配备盒饭,」李辉说,「在技术模块上,日本的起步没有比我们早多少,这是我们可以赶超的地方。」

2018 年初,他决心在自动化与机器人领域大干一场,与邱强等人一起在深圳创办如本科技,并拿到高榕资本数百万美元的天使轮投资。

李辉毕业于哈尔滨工业大学,拥有长达 10 年的视觉算法开发经验,曾在高通、Mujin 任职。邱强本科毕业于清华大学机械工程系,上海交通大学机械与动力工程学院博士,专门研究机械臂运动规划领域。两人恰好互补。

结合两人在计算机视觉运动规划上的优势,如本科技的第一步是研发视觉、机器人运动规划技术与产品以及系统软件。

现在机器人市场整体硬件条件相对完备。做硬件不占据优势,如本科技会先做软件,这其中会涉及先后次序。邱强向机器之心表示,「我们做的是软件,但是软件又要控制硬件,第一步先做好硬件适配。」

据邱强介绍,视觉方面的硬件指的是如本自研的 RVC 相机与 VDA 设备;软件则指的是基于两款硬件采集到的图像、点云进行物体识别三维重建、缺陷检测而设计的算法。

机器人方面的硬件指的是机器人本体,软件则指让机器人自己计算动作的运动规划算法。

「要想大幅度提高机器人的易用性,我们需要让机器人能够在视觉感知的基础上,自动计算出运动轨迹并执行。这将缩短自动化项目设计、部署时间。」李辉说。

对机器人自身控制器的深度适配是运动规划技术实现的前提。基于对硬件适配的考虑,如本科技推出机器人控制器,已经适配 ABB、YASKAWA、UR、FANUC 等主流的机器人。

机器人控制器的优势包括:统一的 Python/C++ API,为开发者屏蔽机器人底层差异;加速度级的轨迹控制,让规划结果所见即所得;实时、动态轨迹的调整。开发人员可以在不需要了解机器人具体型号与使用方法的情况下,对机器人实现精确控制。

2  为机器添上「慧眼」


为了部署机器人的运动规划,如本科技在机器人控制器的基础上,还推出了两款计算机视觉产品,RVC X 系列 3D 相机和视觉位移分析仪 VDA。

让机器人按指定的规划进行运动,这似乎并不难。难点在于,让机器人在运动时保证不与任何障碍物碰撞,又要确保机器人来回移动的距离是一样的。

机器人运动规划

这两款都属于计算机视觉产品,但使用场景上有所侧重。

RVC X 系列 3D 相机负责检测周围环境、识别物体,作用类似于无人驾驶汽车上的激光雷达。RVC X 三维成像精度可达微米级,高精度模式下点云合成速度可达 5fps(画面每秒传输帧数),在保证 0.1 毫米精度的情况下,可达 15fps。

RVC X 系列 3D 相机
视觉位移分析仪 VDA 负责检测机器人的位移,简单而言就是运动了多少。在传统机械行业通常会用激光传感器检测机器人的位移,标定提高机器人精度。据邱强称,这种产品价格高昂,一套设备需要上百万人民币,相比之下,VDA 的价格较低,精度上却不输激光传感器。这类纯视觉产品可能会成为一种低成本,便于部署的机器人标定工具。
VDA 
如本科技自主研发的视觉位移分析仪 VDA,以非接触的方式测量物体形变与位移。

据邱强透露,RVC X 系列 3D 相机和视觉位移分析仪 VDA 已经实现量产。

这两款产品初步设定为辅助部署机器人的运动规划路径,在将其推向市场的过程中,如本发现其在工业、交通、医疗、科研等领域存在巨大的应用潜力。

在跨领域布局的同时,如本已经与华建、中建、中电、ABB、东风日产等公司展开合作。

在铁轨施工沉降监控场景中,VDA 可以检测升降高度,这是如本根据华建提出的需求而做的方案。

将 VDA 放在 10 米之外检测铁轨升降的高度,避免施工位置产生的震动影响检测结果,预先设置需要抬升的高度,当高度接近设定值时,机器就会发出提醒的警报声。以往升降的需求精度只要求 0.1 mm,但 VDA 检测高度的精度可达 0.01 mm。

VDA 还可以实现全天候的铁轨多点震动测量,并结合软件分析得出铁轨健康状况,为铁轨养护提供自动化设备,节省大量人力。

高铁轨道状态监测

比较有意思的是,RVC X 系列 3D 相机在医美整形领域的应用,可以对人脸等部位进行三维重建,作为整容手术前的脸部模拟修复,医生可以直接在 3D 脸部模型上进行检测、对比。

3  深挖市场


如本科技推出的这三款产品为正在研发中的机器人感知运动规划技术奠定了基础。

据透露,如本科技正在研发集成机器人控制器和运动规划技术的方案设计软件,预计 2020 年内推出,将降低机器人实际部署门槛。

同时,基于自主研发的视觉产品,如本科技将推出一款便捷、低成本的机器人标定产品,对机器人的运动学、挠度等参数进行高精度标定。

此外,如本科技在 2020 年上半年还会发布一款轻量级版的 RVC X 系列 3D 相机,尺寸将是现在的 1/4,用于挖掘更多细分市场,完善产品线。

提及公司的定位,「我们不把自己锁定为工业领域的公司,而是一家自动化领域的公司,」李辉表示,如本提供的产品和技术方案,不仅仅局限在工业领域场景,还包括医疗、餐饮、物流、3C 等领域。

如本科技的目的是想让普通人可以快速地使用工业机器人,从机器人运动规划控制器到两款计算机视觉产品,所有都是为了组建一个更好的机器人部署方案而服务。

目前国际上主流的工业机器人玩家由四大家族主导,分别是日本发那科、瑞士 ABB、日本安川电机、德国库卡。中国作为最大的制造业国家,目前尚未出现四大家族工业机器人这样的巨头,因此有大量工业机器人创业公司和机器人上市公司纷纷在此布局,希望填补空白。

如本科技的定位并不是与这些机器人巨头公司直接竞争。

「我们与本体商不是竞争关系,而是希望通过视觉感知与机器人软件算法的结合,降低工厂使用工业机器人门槛,这反而能够促进机器人本体的销售。」李辉说。

从视觉感知运动规划切入,在多个行业找准需求点,促进计算机视觉工业机器人的结合,让机器视觉通过机器人载体发挥更大的价值空间,如本科技或许找到了一条不同寻常的路。

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联想集团是1984年中国科学院计算技术研究所投资20万元人民币,由11名科技人员创办,是中国的一家在信息产业内多元化发展的大型企业集团,和富有创新性的国际化的科技公司。 从1996年开始,联想电脑销量一直位居中国国内市场首位;2005年,联想集团收购IBM PC(Personal computer,个人电脑)事业部;2013年,联想电脑销售量升居世界第一,成为全球最大的PC生产厂商。2014年10月,联想集团宣布了该公司已经完成对摩托罗拉移动的收购。 作为全球电脑市场的领导企业,联想从事开发、制造并销售可靠的、安全易用的技术产品及优质专业的服务,帮助全球客户和合作伙伴取得成功。联想公司主要生产台式电脑、服务器、笔记本电脑、智能电视、打印机、掌上电脑、主板、手机、一体机电脑等商品。 自2014年4月1日起, 联想集团成立了四个新的、相对独立的业务集团,分别是PC业务集团、移动业务集团、企业级业务集团、云服务业务集团。2016年8月,全国工商联发布“2016中国民营企业500强”榜单,联想名列第四。 2018年12月,世界品牌实验室编制的《2018世界品牌500强》揭晓,排名第102。

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