Comment l'inférence de l'IA optimise les robots pour l'inspection des réseaux électriques

Les exploitants de centrales électriques et de postes de distribution d'électricité sont confrontés à une multitude de défis modernes, notamment la nécessité de réduire les inspections manuelles, de diminuer les coûts de maintenance et de réduire le risque d'incidents de sécurité. Toutefois, en développant des robots avancés dotés d'une inférence IA à la périphérie et de capacités d'analyse vidéo, il devient possible de relever ces défis grâce à l'automatisation de diverses tâches dans les centrales électriques, telles que l'inspection des défauts, la maintenance des lignes électriques et la surveillance de la sécurité.

Cartes 3D en temps réel

L'inspection à proximité d'infrastructures à haute tension ou dans des environnements en évolution rapide présente des risques importants pour la sécurité. Il existe un besoin croissant de technologies de détection plus intelligentes, telles que le LiDAR et la détection avancée d'obstacles, afin de garantir la sécurité du travail autour des équipements sensibles. La réduction de la présence humaine dans les zones dangereuses est un objectif crucial et nécessite des systèmes capables de détecter leur environnement et d'y répondre avec une supervision minimale.

Le système LiDAR crée des cartes 3D en temps réel pour une détection précise des obstacles et des personnes, même dans des environnements complexes. La détection avancée des obstacles permet au robot de ralentir, de s'arrêter ou d'emprunter un autre itinéraire pour éviter les collisions. Cela réduit le risque d'accident et limite l'exposition humaine à des environnements dangereux, améliorant ainsi la sécurité et garantissant le respect des normes de sécurité.

Les robots d'inspection traitent d'énormes quantités d'images et d'ensembles de valeurs pour les transformer en données numériques en temps réel en vue d'une analyse ultérieure ou de la génération d'alarmes. Ce type d'activité nécessite une puissance de calcul élevée en matière d'intelligence artificielle. Le recours à un traitement basé sur le cloud entraîne des retards et des goulets d'étranglement au niveau de la connectivité. Il existe un besoin évident de calcul d'IA en périphérie qui permette aux robots d'effectuer des tâches d'inférence - telles que la détection d'anomalies ou la classification des défauts - localement et directement, sans dépendances externes.

Les plateformes autonomes sont souvent déployées dans des environnements difficiles et imprévisibles. Les systèmes doivent résister à des températures extrêmes, aux vibrations et aux interférences électromagnétiques. Les utilisateurs industriels ont besoin d'un matériel non seulement performant, mais aussi robuste et fiable dans des conditions difficiles. Pour les robots d'inspection des réseaux électriques situés à proximité d'équipements à haute tension, la conformité à la norme IEC 61000-6-4 est essentielle.

Cette norme empêche l'électronique du robot de provoquer des interférences électromagnétiques (EMI) qui pourraient perturber les équipements ou les réseaux sensibles. La norme garantit également que le robot est résistant aux interférences électromagnétiques externes, ce qui permet de maintenir un fonctionnement stable pour des inspections précises et une navigation sûre.

Les robots sont exposés à des conditions extérieures difficiles avec d'importantes fluctuations de température. Une plus grande plage de température de fonctionnement permet à l'électronique de fonctionner de manière fiable et d'éviter les pannes ou les dommages. Cela permet d'assurer une surveillance cohérente et à long terme de l'infrastructure électrique, de soutenir la stabilité du réseau et de réduire les coupures de courant coûteuses.

Les spécialistes de l'automatisation qui mettent au point des robots d'inspection intelligents pour les réseaux électriques découvrent régulièrement que le développement de solutions logicielles et de kits de développement logiciel (SDK) autour d'une solution open source telle qu'Ubuntu et leur mise en œuvre sur du matériel informatique n'est pas sans poser de problèmes. Les fabricants de robots ont donc besoin d'un niveau élevé d'assistance technique pour l'intégration des logiciels et du matériel.

Une solution SBC puissante

Pour les applications robotiques et embarquées dans un espace limité, l'AFE-R360 d'Advantech offre une puissante IA de pointe, dans un ordinateur monocarte compact de 3,5 pouces. Avec Intel® Meteor Lake sous le capot, la première architecture à intégrer CPU, GPU et NPU dans un seul design, il atteint jusqu'à 32 TOPS pour un calcul équilibré, un traitement graphique optimisé et une accélération de l'IA sur l'appareil.

L'interface USB4 Type-C prend en charge la sélection flexible des modules GPU MXM, ce qui lui permet de s'adapter aux charges de travail avec des exigences variées en matière d'IA et de visuel. Malgré sa taille, il prend en charge plusieurs caméras via MIPI-CSI/GMSL, divers capteurs et des E/S étendues.

Conçu pour les robots mobiles autonomes et les systèmes de vision, l'AFE-R360 prend en charge ROS2 et dispose d'une plage de température étendue (de -40 °C à +85 °C) et fonctionne de manière flexible et fiable dans des environnements difficiles.

Grâce à la plateforme DeviceOn IoT d'Advantech pour la gestion à distance et aux modules sans fil validés, il offre à la fois de hautes performances et une connectivité robuste pour les applications mobiles, industrielles ou extérieures, où les contraintes d'espace et de température jouent un rôle crucial.

Système d'inférence IA

Pour le déploiement de l'IA Edge dans les AMR d'inspection des centrales et sous-stations électriques fonctionnant dans des environnements industriels et extérieurs exigeants, l'AFE-R750 d'Advantech constitue une plateforme exceptionnellement puissante. Système d'exploitation AMR avancé avec NVIDIA® Jetson Orin™ NX / AGX Orin™, l'AFE-R750 est conçu pour la robotique et les applications en temps réel basées sur le GPU.

Avec une performance AI allant jusqu'à 275 TOPS, il prend en charge la fusion de capteurs synchronisée dans le temps, l'intégration de caméras GMSL 2 avec jusqu'à 8 ports et l'entrée de caméras haute résolution via GMSL pour un traitement d'image à faible latence et à large bande passante. Un capteur IMU intégré assure une détection précise des mouvements et de l'orientation, essentielle pour les robots mobiles naviguant dans des espaces complexes.

La présence d'un grand nombre d'E/S dédiées aux connexions AMR et LiDAR est également importante : en se connectant à des capteurs LiDAR et radar 3D, les robots d'inspection intelligents peuvent détecter les obstacles tout en se déplaçant de manière autonome ou être contrôlés à distance dans des zones spécifiques de la centrale électrique ou de la sous-station électrique.

Ces capacités renforcent la numérisation et l'automatisation des tâches d'inspection afin de promouvoir un fonctionnement sûr et fiable des équipements, d'élever le niveau de gestion intelligente de la sécurité et d'améliorer la facilité de gestion des processus d'inspection. Les constructeurs de robots doivent opter pour une solution d'inférence IA de conception robuste et certifiée CEI 61000-6-4 afin de garantir un fonctionnement stable dans des environnements industriels difficiles.

L'assistance après-vente est également cruciale : Advantech dispose d'équipes techniques locales dédiées, capables de fournir un retour d'information rapide et des solutions en cas de problème.

Amener l'IA à la périphérie

L'IA en périphérie est une capacité cruciale car elle permet le calcul distribué et optimise l'inférence et l'apprentissage des modèles au sein du réseau et sur site. Elle se concentre principalement sur l'inférence, mais dans certains cas, l'apprentissage automatique et l'optimisation des modèles à la périphérie offrent des avantages. L'inspection automatisée en est un bon exemple.

L'inspection automatisée classique présente un inconvénient : l'identification de tous les défauts entraîne un pourcentage élevé de faux défauts qui nécessitent alors une inspection manuelle, tandis que la réduction de ces faux défauts augmente la probabilité de négliger les vrais défauts. L'inspection automatisée basée sur l'IA permet de surmonter ce problème en tirant continuellement des enseignements des processus d'inspection manuelle.

Les modèles d'IA sont d'abord développés et entraînés dans le nuage avant d'être mis en œuvre à la périphérie. Le système d'inspection automatisé basé sur l'IA, composé de caméras et d'un ordinateur d'IA en périphérie, identifie les défauts. Les routines d'inspection manuelle affinent le modèle, réduisant ainsi les faux rapports d'erreur au fil du temps.

L'amélioration continue du modèle réduit le besoin d'inspection manuelle et améliore la détection des défauts. Le résultat ? Des coûts réduits, un débit plus élevé et une meilleure qualité. L'AOI basée sur l'IA a montré des améliorations impressionnantes de l'efficacité allant jusqu'à 90 %.

Une boucle de rétroaction rapide pour l'apprentissage du modèle sur site permet une optimisation en temps réel. Grâce à une architecture logicielle basée sur des conteneurs, Advantech met rapidement en œuvre des modèles améliorés. La gestion des appareils via DeviceOn permet une détection proactive des problèmes tels que la contamination des lentilles. L'apprentissage automatique sur site améliore également la confidentialité des données et permet un contrôle total des données de production.

Solutions complètes d'inférence de l'IA

Pour les développeurs de robots à la recherche de solutions complètes d'intelligence artificielle intégrant matériel et logiciel, il est important de trouver un fournisseur qui travaille avec des noms reconnus dans l'industrie, tels que Qualcomm, Intel, AMD, NVIDIA et d'autres. L'offre matérielle doit comprendre les éléments suivants modules d'accélération de l'IA ; modules, cartes et systèmes périphériques d'IA ; cartes et systèmes de serveurs d'IA périphériques.

Pour les logiciels, recherchez un expert en outils de développement de l'IA pour les différentes phases de la mise en œuvre de l'IA, telles que le développement de modèles d'IA, l'environnement de développement de l'IA, le déploiement de modèles et l'inférence.

Services de conception

La disponibilité de services de conception éprouvés est également cruciale pour le développement réussi d'un système robotique efficace grâce à une gestion de l'énergie et une conception thermique optimales. Les services professionnels de conception permettent également d'améliorer la certification et la sécurité afin de garantir la conformité et la protection des données. En outre, ils facilitent l'intégration de périphériques robotiques tels que les systèmes de caméras dans les applications d'intelligence artificielle.

Le développement d'un robot tel qu'un AMR à des fins d'inspection nécessite un savoir-faire collectif. Cela nécessite généralement une expertise dans des domaines tels que la navigation, la formation à la détection d'objets, l'exécution des tâches, la gestion de l'énergie et l'intégration des capteurs. La série AFE-R d'Advantech et les solutions de ses partenaires sont conçues exclusivement pour les robots autonomes. La série comprend des E/S dédiées, des caméras MIPI/GMSL, une protection TVS/ESD, des utilitaires ROS, une gestion de flotte et de conteneurs et plus encore, permettant au contrôleur AMR d'être transformé en une conception stable, optimisée en termes d'E/S et compacte.

Outre les AMR d'inspection, Advantech a conçu des cas d'utilisation pour de nombreux types de robots, notamment des robots collaboratifs (cobots) fournissant une analyse accélérée de l'IA, des robots de patrouille, des robots de nettoyage, des bras de robots industriels, des robots de manipulation et bien plus encore.

Choisir judicieusement

Avec l'évolution de l'IA, le choix des bonnes solutions matérielles et logicielles peut constituer un défi pour les développeurs de robots. Les fournisseurs de technologies dans ce domaine devraient être en mesure de simplifier la mise en œuvre de l'IA grâce à une assistance de bout en bout, avec des architectes de l'IA et des ingénieurs d'application guidant les constructeurs de robots dans le choix des solutions optimales qui facilitent l'intégration.

Le groupe de services de conception et de fabrication de robots d'Advantech est spécialisé dans les systèmes robotiques intelligents adaptés aux besoins spécifiques des clients. L'équipe facilite les services de développement de produits, de la conception à la fabrication et à la maintenance, en veillant à ce que les produits respectent des normes strictes et répondent aux exigences des utilisateurs finaux.