年來(lái)，不少協(xié)作機(jī)器人廠商推出了“手眼一體”的協(xié)作機(jī)器人本體產(chǎn)品，或在研發(fā)視覺(jué)相機(jī)及視覺(jué)軟件系統(tǒng)。

協(xié)作機(jī)器人為何要自研視覺(jué)方案？

據(jù)高工機(jī)器人觀察，華沿機(jī)器人、新松多可、越疆機(jī)器人、法奧機(jī)器人、節(jié)卡機(jī)器人、達(dá)明機(jī)器人等多家協(xié)作機(jī)器人企業(yè)發(fā)布了多種自研視覺(jué)產(chǎn)品及解決方案。

華沿機(jī)器人（原大族機(jī)器人）在2023年發(fā)布了Elfin Pro（E-Pro）系列協(xié)作機(jī)器人，解決了前置AI視覺(jué)小型化的難點(diǎn)，末端相機(jī)做到一體化內(nèi)走線(xiàn)應(yīng)用。

新松多可協(xié)作機(jī)器人也在2023年推出了經(jīng)濟(jì)型2D定位方案，搭載了自研的DM-Cam2D相機(jī)，通過(guò)智能標(biāo)記可以實(shí)現(xiàn)空間6自由度目標(biāo)檢測(cè)或位姿矯正工藝。

越疆機(jī)器人在2023年發(fā)布了2.5D智能相機(jī)VX500，搭載空間補(bǔ)償定位算法，可以無(wú)縫集成至協(xié)作機(jī)器人本體，并提供自動(dòng)標(biāo)定功能，應(yīng)用在搬運(yùn)/上下料視覺(jué)引導(dǎo)、工件測(cè)量、包裝識(shí)別等領(lǐng)域。

法奧機(jī)器人在今年4月發(fā)布了3D視覺(jué)免編程焊接解決方案，同期還發(fā)布了自研的3D相機(jī)產(chǎn)品Nano-Pro，基于AIRLab具身智能軟件平臺(tái)和視覺(jué)，可以實(shí)現(xiàn)焊縫自主識(shí)別、工件視覺(jué)建模、焊縫推薦、姿態(tài)規(guī)劃、自動(dòng)避障等功能。

為什么協(xié)作機(jī)器機(jī)器人廠商近年來(lái)開(kāi)始熱衷于自研視覺(jué)產(chǎn)品和相關(guān)解決方案？

以往搭載機(jī)器視覺(jué)的協(xié)作機(jī)器人，其視覺(jué)相機(jī)和軟件算法通常分別來(lái)自不同的公司，存在較高的整合成本和維護(hù)成本。

隨著協(xié)作機(jī)器人行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)逐漸激烈，各家企業(yè)都致力于研發(fā)差異化的特色產(chǎn)品，加上部分終端大客戶(hù)對(duì)工藝進(jìn)階升級(jí)的需求，部分協(xié)作機(jī)器人企業(yè)在視覺(jué)領(lǐng)域也逐漸擁有了專(zhuān)業(yè)的維護(hù)和研發(fā)人員，協(xié)作機(jī)器人廠商開(kāi)始自研相機(jī)硬件、軟件和配套算法。

也有協(xié)作機(jī)器人廠商告訴高工機(jī)器人，具身智能技術(shù)的火熱，讓不少本體企業(yè)增強(qiáng)了在視覺(jué)、力控領(lǐng)域的研究。具身智能機(jī)器人的特點(diǎn)之一便是具備自主感知能力、精細(xì)化操作執(zhí)行能力，協(xié)作機(jī)器人廠商開(kāi)始研發(fā)相機(jī)和視覺(jué)解決方案，也是為進(jìn)一步擁抱具身智能機(jī)器人做好技術(shù)儲(chǔ)備。

此前，協(xié)作機(jī)器人大多是采用外置相機(jī)這一傳統(tǒng)視覺(jué)解決方案，而近年來(lái)不少企業(yè)已經(jīng)推出末端集成視覺(jué)系統(tǒng)的“手眼一體”協(xié)作機(jī)器人。

為什么選擇“眼在手上”（將視覺(jué)系統(tǒng)集成在協(xié)作機(jī)器人末端）的方案？

高工機(jī)器人通過(guò)調(diào)研了解到，將視覺(jué)系統(tǒng)集成在協(xié)作機(jī)器人末端，一方面可以免去手眼標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)開(kāi)箱即用。傳統(tǒng)外置視覺(jué)系統(tǒng)和機(jī)器人控制系統(tǒng)需要進(jìn)行多次調(diào)試，而通過(guò)內(nèi)部集成走線(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)一體化控制，讓協(xié)作機(jī)器人開(kāi)箱即用。

另一方面是可以增強(qiáng)對(duì)相機(jī)的防護(hù)能力，減少外部相機(jī)單獨(dú)集成碰撞事故造成停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，此外，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)看也會(huì)相對(duì)更加簡(jiǎn)約、美觀。

當(dāng)然，末端集成攝像頭也存在局限性。一位機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)人員告訴高工機(jī)器人，工業(yè)場(chǎng)景為了兼容不同的產(chǎn)品，會(huì)把夾爪、末端工具做成各種奇形怪狀的形態(tài)集成在末端，夾爪的設(shè)計(jì)可能會(huì)干擾相機(jī)，視野受到局限。

高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，近2年來(lái)，協(xié)作機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人本體賽道中唯一保持2位數(shù)增長(zhǎng)的本體類(lèi)型，汽車(chē)、3C行業(yè)的上下料需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，同時(shí)如柔性裝配、焊接、打磨、按摩理療等新興應(yīng)用也在逐漸起量，將為協(xié)作機(jī)器人配套的視覺(jué)應(yīng)用帶來(lái)新的增量空間。

協(xié)作機(jī)器人+視覺(jué)，

哪些場(chǎng)景將成標(biāo)配？

2D視覺(jué)相機(jī)基于平面圖片的特征來(lái)進(jìn)行分析，難以獲取物體的高度、厚度、體積、形狀、平整度等數(shù)據(jù)信息，3D視覺(jué)相機(jī)通過(guò)點(diǎn)云圖或位姿信息，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、識(shí)別、測(cè)量、引導(dǎo)、定位等功能，成為協(xié)作機(jī)器人在處理復(fù)雜工藝的黃金搭檔。

GGII數(shù)據(jù)顯示，搬運(yùn)、上下料是當(dāng)前協(xié)作機(jī)器人的第一大應(yīng)用場(chǎng)景，占比在四分之一左右。在面對(duì)散亂來(lái)料的分揀，對(duì)精密零部件的抓取、上下料等場(chǎng)景，視覺(jué)系統(tǒng)均可以完成高效識(shí)別、定位。

高工機(jī)器人觀察到，不少協(xié)作機(jī)器人廠商都提到了復(fù)合機(jī)器人搬運(yùn)場(chǎng)景中對(duì)于視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用，如針對(duì)半導(dǎo)體原材料、汽車(chē)零部件、生物實(shí)驗(yàn)室樣本的定位、識(shí)別、搬運(yùn)，并推出結(jié)合視覺(jué)方案的定制化機(jī)型，進(jìn)入相關(guān)客戶(hù)工廠產(chǎn)線(xiàn)。

如在河南信陽(yáng)某半導(dǎo)體智能工廠中，該車(chē)間以“燈塔工廠”標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，部署了數(shù)十臺(tái)越疆復(fù)合智能機(jī)器人，搭載了先進(jìn)的視覺(jué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)亞毫米級(jí)操作精度，同時(shí)可精準(zhǔn)識(shí)別場(chǎng)景高度與傾斜度變化，在復(fù)雜環(huán)境下保持高精度的取放、上下料、搬運(yùn)等任務(wù)，據(jù)官媒報(bào)道，該方案實(shí)施后整體成本下降近一半，產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)了30%增長(zhǎng)。

面對(duì)多品種、小批量的柔性加工場(chǎng)景，如焊接、打磨、裝配、涂膠、螺絲鎖付等領(lǐng)域，需要協(xié)作機(jī)器人精準(zhǔn)識(shí)別工件來(lái)料信息，快速完成建模，引導(dǎo)機(jī)械臂完成精細(xì)化操作。

比如在焊接領(lǐng)域，如果沒(méi)有視覺(jué)系統(tǒng)輔助，則需要進(jìn)行示教，同時(shí)在“盲焊”狀態(tài)下作業(yè)很容易產(chǎn)生形變，或者將工件焊穿。而3D視覺(jué)能夠快速掃描焊接工件、精準(zhǔn)識(shí)別焊縫，通過(guò)點(diǎn)云信息完成3D建模，輔助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主規(guī)劃作業(yè)路徑、自主避障，在作業(yè)過(guò)程中，還能動(dòng)態(tài)檢測(cè)焊縫質(zhì)量，確保焊接工藝的一致性。

結(jié)合AI視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)能力，協(xié)作機(jī)器人便可以具備實(shí)現(xiàn)免示教、免編程，自主規(guī)劃焊接路徑、推薦焊接工藝、調(diào)整焊接姿態(tài)等能力，優(yōu)化焊接質(zhì)量，提高焊接效率。

又如在3C電子、半導(dǎo)體、家電等行業(yè)的柔性裝配作業(yè)中，同時(shí)要求機(jī)器人具備高節(jié)拍、高精度的定位、檢測(cè)、裝配能力，傳統(tǒng)視覺(jué)+機(jī)器人很難同時(shí)保證以上要求。而柔順力控技術(shù)+視覺(jué)感知技術(shù)的組合拳能夠?qū)?shí)現(xiàn)多模態(tài)的感知，完成對(duì)作業(yè)精度、節(jié)拍速度、避障能力的把控。

如珞石機(jī)器人、華沿機(jī)器人、非夕科技等本體企業(yè)通過(guò)“手眼配合+力控”方案，以力控感知規(guī)劃輔助視覺(jué)定位偏差，在對(duì)3C行業(yè)精密零件配件快速鎖定基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)感知物體受力情況，進(jìn)行高精度的插拔裝配。

視覺(jué)檢測(cè)則是協(xié)作機(jī)器人+視覺(jué)系統(tǒng)組合中剛需的一大功能，一般可用于產(chǎn)品缺陷、外觀、高度、紋理等類(lèi)型的檢測(cè)。如新松多可、越疆機(jī)器人、遨博智能、珞石機(jī)器人、埃斯頓酷卓、華沿機(jī)器人、節(jié)卡機(jī)器人等企業(yè)在汽車(chē)零部件檢測(cè)、車(chē)身外觀檢測(cè)等領(lǐng)域均有開(kāi)展成熟應(yīng)用。

一位3D視覺(jué)廠商告訴高工機(jī)器人，未來(lái)在來(lái)料散亂場(chǎng)景下的分揀，按摩理療等柔性作業(yè)場(chǎng)景，協(xié)作機(jī)器人+視覺(jué)方案很有可能會(huì)成為應(yīng)用的“標(biāo)配”。

盡管協(xié)作機(jī)器人+視覺(jué)應(yīng)用的未來(lái)美好，但在普及上還存在諸多難題。

首當(dāng)其沖的是價(jià)格因素，3D視覺(jué)行業(yè)的定制化程度過(guò)高，比如在打磨、焊接、按摩理療等不同場(chǎng)景不同工藝段，很難有相機(jī)能夠標(biāo)準(zhǔn)化通用，這種非標(biāo)定制化應(yīng)用方案，直接導(dǎo)致終端使用成本過(guò)高。

其次，在一些精密加工場(chǎng)景，3D視覺(jué)系統(tǒng)的定點(diǎn)掃描、飛拍定位等，會(huì)對(duì)協(xié)作機(jī)器人的工作節(jié)拍產(chǎn)生影響。同時(shí)產(chǎn)品本身性能也是一個(gè)大考驗(yàn)，不少協(xié)作機(jī)器人的負(fù)載能力、應(yīng)用場(chǎng)景空間有限，要求視覺(jué)相機(jī)在輕量化的同時(shí)，仍然具備高精度、低功耗、易集成、多接口等性能。

當(dāng)協(xié)作機(jī)器人廠商開(kāi)始自研視覺(jué)相機(jī)，或者研發(fā)“眼在手上、手眼一體”型協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品，有望降低產(chǎn)品整機(jī)集成的成本，提高視覺(jué)方案在3C、汽車(chē)，以及其他通用工業(yè)制造場(chǎng)景的滲透率。

據(jù)GGII預(yù)測(cè)，至2027年我國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)560億元，其中2D視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)400億元，3D視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將近160億元。

總體來(lái)說(shuō)，能夠解決多個(gè)場(chǎng)景中非標(biāo)化、柔性化制造過(guò)程的痛點(diǎn)，靈活、可靠、易集成是協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，而伴隨從2D視覺(jué)到3D視覺(jué)技術(shù)的飛躍，再到AI+視覺(jué)技術(shù)的高效蛻變，協(xié)作機(jī)器人將在更多復(fù)雜工藝中錨定痛點(diǎn)，大展身手。

未來(lái)，在具身智能大模型、工業(yè)專(zhuān)用大模型的普及中，協(xié)作機(jī)器人也有望從“執(zhí)行工具”躍遷為“多維感知-自主決策-高效執(zhí)行”的智能體，在這場(chǎng)無(wú)聲的產(chǎn)業(yè)變革中，視覺(jué)系統(tǒng)既是一切感官的起點(diǎn)，亦是通向未來(lái)人機(jī)智能協(xié)作的關(guān)鍵樞紐。