Robot umanoidi

Accelerare lo sviluppo di robotica IA avanzata.

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La nuova era dell'IA su base fisica

I

robot umanoidi per uso generico sono costruiti per adattarsi rapidamente agli ambienti di lavoro urbani e industriali esistenti, svolgendo compiti noiosi, ripetitivi o fisicamente impegnativi. 

Questi robot mobili sono progettati per eccellere nell'interazione uomo-robot, cosa che li rende sempre più preziosi in vari settori. I robot umanoidi si stanno diffondendo dalle fabbriche alle strutture sanitarie, dove assistono gli esseri umani e contribuiscono a colmare la carenza di personale mediante l'automazione.

Figure

Costruire robot umanoidi in grado di collaborare facilmente con gli esseri umani e altre macchine presenta diversi livelli di complessità e sfide di progettazione, come il dover replicare la percezione umana, i gradi di libertà, la destrezza, la mobilità, la cognizione e il controllo di tutto il corpo. Ciò richiede progressi accelerati nei campi e nelle tecnologie di ricerca robotica, tra cui l'intelligenza artificiale (IA), l'apprendimento automatico, la fisica, le tecnologie dei sensori e la meccatronica.

Progressi nel campo dei robot umanoidi

NVIDIA sta sviluppando sistemi accelerati, strumenti, servizi, algoritmi e altre tecnologie di robotica da utilizzare per la creazione di robot dalla forma umana per uso generico.

Tre framework di computer

I robot umanoidi devono essere in grado di percepire, pianificare e agire all'interno di un dato ambiente, ciò comporta l'elaborazione di grandi quantità di dati in tempo reale. Gli input multimodali, dalle informazioni visive ai complessi comandi basati sul linguaggio naturale, richiedono modelli addestrati e policy per funzionalità multiple utilizzando set di dati reali e generati sinteticamente, strumenti di simulazione e framework di apprendimento robotico che possono trarre vantaggio della potenza del parallelismo tra GPU e ricche funzionalità grafiche e di simulazione.

I tre sistemi IA sono: 

Progetto GR00T NVIDIA

Il progetto GR00T di NVIDIA è un’iniziativa di ricerca estesa per accelerare lo sviluppo di modelli su base robotica per uso generico, policy per robot e flussi di lavoro di robotica umanoide con l’obiettivo di ottimizzarli, perfezionarli e sintetizzarli per altre realizzazioni.

Apprendimento robotico e simulazione di framework

Sperimentare sull'hardware fisico dei robot può essere costoso e poco pratico su vasta scala. L'apprendimento robotico e il test di framework come NVIDIA Isaac Sim™ e Isaac Lab, basati sulla piattaforma di simulazione fisicamente accurata NVIDIA Omniverse, consentono agli sviluppatori di accelerare l'apprendimento delle competenze addestrando più agenti robot umanoidi in parallelo.  

L'utilizzo della randomizzazione del dominio per addestrare gli agenti per vari ambienti e condizioni permette di creare policy solide, consentendo al robot di operare in ambienti e terreni nuovi.   

NVIDIA Isaac Lab è un framework di apprendimento unificato per robot open source basato su Isaac Sim che può essere utilizzato per l'applicazione di queste tecniche di apprendimento al fine di addestrare una policy di robot. 

Isaac Sim è una piattaforma di simulazione per sviluppatori che aiuta a generare dati sintetici, assemblare ambienti e testare progetti e modelli IA di robot in un mondo virtuale fisicamente accurato. Isaac Sim consente di addestrare più robot contemporaneamente senza le limitazioni dell'hardware fisico.

Agility Robotics

Flussi di lavoro del progetto GR00T

Generazione ed elaborazione dei dati

C'è un enorme bisogno di dati multimodali per ottenere una comprensione ricca dell'ambiente intorno ai robot. Data le difficoltà della raccolta di ampi set di dati per la robotica, i dati sintetici aiutano a colmare questa lacuna.

Creare: addestrare un robot per un set diversificato di ambienti e oggetti può rivelarsi in poco tempo costoso e richiedere molto tempo per gli sviluppatori. Grazie a risorse simulate come scene, oggetti e texture visivamente diverse che utilizzano il flusso di lavoro GR00T-Gen, è possibile applicare la randomizzazione del dominio e creare policy per robot efficaci nella simulazione e implementarle nel mondo reale.

Addestrare un robot umanoide con scene e oggetti robotici diversi

Generare: i robot IA possono imparare anche osservando e replicando le azioni delle dimostrazioni umane. Con il flusso di lavoro GR00T-Mimic, è possibile generare dati su movimenti e traiettorie da dimostrazioni teleoperate.

Teleoperare un robot umanoide Fourier

Comprimere: i robot umanoidi si basano sui dati visivi per percepire e interagire con l'ambiente circostante. Affinché questi robot possano elaborare in modo efficiente i dati di immagini e video in tempo reale e simulare eventi futuri in un ambiente tramite un sistema di IA come un modello del mondo, la suite di tokenizzatori neurali NVIDIA Cosmos Tokenizer aiuta a mantenere una qualità dell'immagine superiore, produce un tasso di compressione 8 volte superiore e offre prestazioni 12 volte migliori rispetto ai metodi attuali più avanzati. NVIDIA Nemo può essere utilizzato per addestrare o ottimizzare i modelli video di base. 

1X sta creando nuovi set di dati tokenizzati da robot umanoidi con un'elevata compressione spazio-temporale utilizzando NVIDIA Cosmos Tokenizer. 

Manipolare con destrezza 

La funzionalità di presa dei robot umanoidi richiede capacità di manipolazione di oggetti di tipo umano, mentre la convalida dei dati di presa dei robot richiede set di dati su larga scala, un sistema di presa end-to-end per poter manipolare con destrezza e precisione. GR00T-Dexterity è una suite di modelli e policy che adotta un approccio basato sull'apprendimento per rinforzo e flussi di lavoro di riferimento per lo sviluppo.

Galbot ha utilizzato NVIDIA Isaac Lab e Isaac Sim per creare e convalidare un vasto numero di prese e ha dimostrato il trasferimento da simulazione a reale zero-shot.

Mobilità robotica

La capacità dei robot generici di spostarsi attraverso ambienti rumorosi e disordinati richiede un grande lavoro di ottimizzazione. Con il nuovo flusso di lavoro di riferimento GR00T-Mobility, è possibile creare un generalista della mobilità per muoversi attraverso vari ambienti e realizzazioni di robot.

Ambiente di magazzino basato su Isaac Sim con scene di movimento di umanoidi, quadrupedi e carrelli elevatori

Controllo di tutto il corpo 

Il controllo dell'intero corpo di un robot umanoide può essere impegnativo in quanto richiede sia la capacità di manipolare stabilmente e con destrezza sia una solida locomozione. GR00T-Control è una suite di modelli, policy e flussi di lavoro di riferimento avanzati per il controllo e la pianificazione del movimento per semplificare lo sviluppo di sistemi di controllo efficaci per robot umanoidi. Questa suite include sofisticati algoritmi per gestire gli attuatori del robot, garantendo movimenti precisi e coordinati.

Con GR00T-Control, è possibile addestrare solide policy autonome per il movimento dell'intero corpo attraverso l'apprendimento per imitazione e dimostrare l'apprendimento dell'intero corpo umanoide per poter manipolare con destrezza e muoversi da set di dati teleoperati.

Percezione robotica basata su IA 

Al fine di migliorare la consapevolezza situazionale e l'efficienza dell'interazione dei robot umanoidi, i robot devono avere una memoria a lungo termine con dettagli su eventi, spazi, impostazioni personalizzate e risposte sensibili al contesto.

GR00T-Perception è una suite di librerie di percezione, modelli di base e flussi di lavoro di riferimento costruiti utilizzando Isaac Sim e Isaac ROS.

Orchestrazione del carico di lavoro robotico

Il servizio di orchestrazione NVIDIA OSMO è nativo cloud, flessibile e tracciabile; è possibile assegnare processi di elaborazione a diverse risorse e garantire la produttività degli sviluppatori gestendo al contempo una serie di carichi di lavoro robotici in tempo reale. OSMO è compatibile con i flussi di lavoro di Project GR00T.

Piattaforma di elaborazione su robot di prossima generazione

Anche l’hardware del robot è cruciale in quanto influenza le funzionalità, le prestazioni, la sicurezza funzionale e la capacità di eseguire un insieme di modelli IA multimodali affinché il robot umanoide possa operare in qualsiasi condizione.

Al fine di consentire ai robot umanoidi generici ad alte prestazioni di gestire l'elaborazione visiva, la pianificazione dei movimenti e delle traiettoria, ecc., oltre a una maggiore sicurezza del sistema, abbiamo creato NVIDIA Jetson Thor. Basato sull’architettura GPU Blackwell di NVIDIA, offre 800 tflops di prestazioni IA ed è integrato con un processore di sicurezza funzionale.

Operazioni preliminari

Iscriviti al programma NVIDIA per sviluppatori di robot umanoidi per accedere in anteprima ai sistemi di calcolo accelerato NVIDIA dal cloud all'edge, alla piattaforma di calcolo Jetson Thor, ai servizi di orchestrazione del flusso di lavoro dei robot, ai modelli di base, all'apprendimento robotico e ai framework di simulazione.

Risorse

Dati sintetici

Colma il divario tra simulazione e realtà creando scene e oggetti virtuali fisicamente accurati per addestrare i modelli IA, risparmiando tempo e costi di addestramento.

Apprendimento robotico

Applica tecniche di apprendimento per rinforzo e per imitazione a qualsiasi tipo di realizzazione di robot e crea policy per robot con NVIDIA Isaac Lab, un framework di apprendimento robotico open source.

Simulazione

Isaac Sim è un framework di simulazione robotica basato su NVIDIA Omniverse che fornisce simulazioni foto-realistiche ad alta fedeltà per addestrare robot umanoidi.

Jetson Thor

NVIDIA Jetson Thor, basato sull'architettura NVIDIA Blackwell, consente ai robot umanoidi di eseguire complessi modelli IA multimodali.

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