为客户提供选择的权力

宝马（BMW）集团成功的关键在于让他们的客户“自己决定他们想要什么。”这一理念的直接体现就是给客户提供选择的权力，从40种车型，平均100种不同配置中进行选择。

从本质上讲，每个客户的订单都是不同的，这就要求宝马的生产流程需要具有高度的灵活性和动态性。宝马按订单生产的汽车需要一个物流流程，以确保正确的零件在正确的时间到达正确的装配线。每天都有230,000个不同类型的零件被聚集到托盘中，用以生产10,000 辆汽车。

其中许多零件都使用自动导引车辆 (AGV) 运送到装配线上。由于缺乏机械臂、智能和灵活性，AGV无法自行装载或规划和导航路线，因为它们无法感知周围的环境。

为了提高物流效率，宝马决定使用自主移动机器人AMR车队来取代AGV，借助AMR，可以在无人干预的情况下，处理和运输生产材料的。宝马的全资子公司Idealworks的任务是将人工智能的力量引入物流流程，并从设计自主机器人开始（如下图）。Idealworks向NVIDIA和凌华科技寻求支持，以开发必要的软件堆栈和强大的边缘人工智能计算平台。

自主移动机器人可以在高度灵活和动态的生产过程中，将正确的零件在正确的时间交付给正确的装配线。

今天，基于云的车队软件管理着自主机器人，根据它们的可用性和位置分配任务，从而提高它们的效率、生产力和与他自主机器人，以及与人类协作的能力。

业务挑战：高物流效率

生产的巨大变化也给物流带来了巨大的挑战，因为每天必须运输数以千万计的零件，例如宝马的装配线。此外，装配线环境经常会动态变化且经常拥挤，这也为物流带来更多的困难。公司试图利用人工智能和机器人技术，将其及时的、按照顺序执行的制造流程提升到新的高度。

技术挑战：设计基于人工智能的机器人

Idealworks从头开始设计自主机器人，结合了高性能 的人工智能软件堆栈和紧凑、高性能的计算硬件，能够可靠且快速地执行数据密集型、复杂的人工智能计算，同时还能够承受恶劣的装配线环境。人工智能算法支持同步定位和映射 (SLAM)、导航和引导、碰撞避免和物体姿态估计。

iw.hub支持客户优化他们的物流，例如总部位于慕尼黑的汽车制造商。使用 VDA5050 通信标准的任何制造商的所有AGV和AMR都可以集成到Idealworks的车队管理软件中。

解决方案

Idealworks开发了AMR、iw.hub 和车队管理软件AnyFleet，该软件符合VDA 5050 标准，可在同一工作环境中统一运行来自不同制造商的AGV、叉车和AMR。

坚固耐用的机器人

基于人工智能的机器人需要高性能的计算平台，这样能够在严苛的工业条件下可靠地运行，例如高振动和物理冲击的环境。Idealworks决定构建定制的解决方案，并选择凌华科技开发的紧凑型DLAP-401边缘人工智能平台。

紧凑的DLAP-401计算平台解决了运输机器人对于尺寸、重量和功率 (SWaP) 的限制，例如使用一次电池充电，可以运行至少一个完整的班次。该平台执行对时间敏感的人工智能计算，以规划路线并在高流量的工厂车间中安全地导航，同时避免死锁的情况。DLAP-401支持被动冷却或主动冷却，带有易于拆卸的风扇以简化维护工作。

根据Idealworks的需求，凌华科技设计、测试和制造了一种能抗冲击和防跌落的专用的工业机箱。凌华科技紧凑的边缘人工智能平台通过定制的连接器连接到 Idealworks的硬件上。

人工智能的性能

为了提供高水平的计算性能，凌华科技DLAP-401（图 2）采用了NVIDIA® Jetson AGX Xavier™ 系统级模块 (SOM) ，使得机器人能够处理来自多个传感器（包括激光雷达）的数据和相机，实现自主操作：

·识别障碍

·避免碰撞

·安全导航

·即时更改路线

·在狭小空间对接

·从环境中学习

NVIDIA Jetson AGX Xavier 模块提供高达32 TOPS的加速计算能力，提供人工智能算法在这些应用程序中所需的能力，实时执行感知、3D姿态估计、定位、路径规划和驱动。

自主系统很复杂，需要不同级别的专门处理或专用处理能力，来满足应用程序对性能和功率的要求。Jetson AGX Xavier为开发人员提供了一系列处理块以及专为自主机器设计的软件灵活性。

软件架构

Idealworks的自主机器人车队是基于开放的NVIDIA Isaac机器人平台运行的单一软件架构。Isaac SDK提供了一整套的工具、库和预训练的DNN模型。机器人使用Isaac Sim进行导航测试和验证。

 由NVIDIA® Jetson AGX Xavier™系统级模块驱动的凌华科技DLAP-401，为 iw.hub 提供了高水平的计算性能。

机器人技术结合了许多不同的学科，包括低级硬件驱动程序、安全规划算法、快速准确的计算机视觉、深度神经网络和高级人工智能。Isaac SDK是一个在高性能引擎上运行的扩展框架，并带有一系列的高性能算法。例如，算法为导航和操纵提供规划和感知，并支持关键硬件组件和机器人外围设备。它还允许添加自定义的行为和功能，加速通常需要数月甚至数年的工程努力才能成功的机器人开发。

解决方案的优势  

在嵌入式硬件专家凌华科技和NVIDIA的帮助下，idealworks为自主机器人开发了定制的解决方案。该解决方案在强大的硬件外壳下提供了边缘人工智能，以保护要求苛刻的工业环境中的计算平台。

通过Idealworks自主机器人的实施，员工不再需要执行重复的装载任务，这也让他们能够专注于自己的核心能力。对于两班制的操作，估计这个方案将在一年内收回成本。