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

協(xié)作機器人為何要自研視覺方案？

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

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

新松多可協(xié)作機器人也在2023年推出了經(jīng)濟型2D定位方案，搭載了自研的DM-Cam2D相機，通過智能標記可以實現(xiàn)空間6自由度目標檢測或位姿矯正工藝。

越疆機器人在2023年發(fā)布了2.5D智能相機VX500，搭載空間補償定位算法，可以無縫集成至協(xié)作機器人本體，并提供自動標定功能，應(yīng)用在搬運/上下料視覺引導(dǎo)、工件測量、包裝識別等領(lǐng)域。

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

為什么協(xié)作機器機器人廠商近年來開始熱衷于自研視覺產(chǎn)品和相關(guān)解決方案？

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

隨著協(xié)作機器人行業(yè)的競爭逐漸激烈，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對工藝進階升級的需求，部分協(xié)作機器人企業(yè)在視覺領(lǐng)域也逐漸擁有了專業(yè)的維護和研發(fā)人員，協(xié)作機器人廠商開始自研相機硬件、軟件和配套算法。

也有協(xié)作機器人廠商告訴高工機器人，具身智能技術(shù)的火熱，讓不少本體企業(yè)增強了在視覺、力控領(lǐng)域的研究。具身智能機器人的特點之一便是具備自主感知能力、精細化操作執(zhí)行能力，協(xié)作機器人廠商開始研發(fā)相機和視覺解決方案，也是為進一步擁抱具身智能機器人做好技術(shù)儲備。

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

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

高工機器人通過調(diào)研了解到，將視覺系統(tǒng)集成在協(xié)作機器人末端，一方面可以免去手眼標定，實現(xiàn)開箱即用。傳統(tǒng)外置視覺系統(tǒng)和機器人控制系統(tǒng)需要進行多次調(diào)試，而通過內(nèi)部集成走線，可以實現(xiàn)一體化控制，讓協(xié)作機器人開箱即用。

另一方面是可以增強對相機的防護能力，減少外部相機單獨集成碰撞事故造成停機的風(fēng)險，此外，從產(chǎn)品設(shè)計來看也會相對更加簡約、美觀。

當然，末端集成攝像頭也存在局限性。一位機器人產(chǎn)品研發(fā)人員告訴高工機器人，工業(yè)場景為了兼容不同的產(chǎn)品，會把夾爪、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)計可能會干擾相機，視野受到局限。

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

協(xié)作機器人+視覺，

哪些場景將成標配？

2D視覺相機基于平面圖片的特征來進行分析，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視覺相機通過點云圖或位姿信息，可以實現(xiàn)檢測、識別、測量、引導(dǎo)、定位等功能，成為協(xié)作機器人在處理復(fù)雜工藝的黃金搭檔。

GGII數(shù)據(jù)顯示，搬運、上下料是當前協(xié)作機器人的第一大應(yīng)用場景，占比在四分之一左右。在面對散亂來料的分揀，對精密零部件的抓取、上下料等場景，視覺系統(tǒng)均可以完成高效識別、定位。

高工機器人觀察到，不少協(xié)作機器人廠商都提到了復(fù)合機器人搬運場景中對于視覺系統(tǒng)的應(yīng)用，如針對半導(dǎo)體原材料、汽車零部件、生物實驗室樣本的定位、識別、搬運，并推出結(jié)合視覺方案的定制化機型，進入相關(guān)客戶工廠產(chǎn)線。

如在河南信陽某半導(dǎo)體智能工廠中，該車間以“燈塔工廠”標準建設(shè)，部署了數(shù)十臺越疆復(fù)合智能機器人，搭載了先進的視覺系統(tǒng)，實現(xiàn)亞毫米級操作精度，同時可精準識別場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、搬運等任務(wù)，據(jù)官媒報道，該方案實施后整體成本下降近一半，產(chǎn)能實現(xiàn)了30%增長。

面對多品種、小批量的柔性加工場景，如焊接、打磨、裝配、涂膠、螺絲鎖付等領(lǐng)域，需要協(xié)作機器人精準識別工件來料信息，快速完成建模，引導(dǎo)機械臂完成精細化操作。

比如在焊接領(lǐng)域，如果沒有視覺系統(tǒng)輔助，則需要進行示教，同時在“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視覺能夠快速掃描焊接工件、精準識別焊縫，通過點云信息完成3D建模，輔助機器人實現(xiàn)自主規(guī)劃作業(yè)路徑、自主避障，在作業(yè)過程中，還能動態(tài)檢測焊縫質(zhì)量，確保焊接工藝的一致性。

結(jié)合AI視覺和深度學(xué)習(xí)能力，協(xié)作機器人便可以具備實現(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，同時要求機器人具備高節(jié)拍、高精度的定位、檢測、裝配能力，傳統(tǒng)視覺+機器人很難同時保證以上要求。而柔順力控技術(shù)+視覺感知技術(shù)的組合拳能夠?qū)崿F(xiàn)多模態(tài)的感知，完成對作業(yè)精度、節(jié)拍速度、避障能力的把控。

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

視覺檢測則是協(xié)作機器人+視覺系統(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、紋理等類型的檢測。如新松多可、越疆機器人、遨博智能、珞石機器人、埃斯頓酷卓、華沿機器人、節(jié)卡機器人等企業(yè)在汽車零部件檢測、車身外觀檢測等領(lǐng)域均有開展成熟應(yīng)用。

一位3D視覺廠商告訴高工機器人，未來在來料散亂場景下的分揀，按摩理療等柔性作業(yè)場景，協(xié)作機器人+視覺方案很有可能會成為應(yīng)用的“標配”。

盡管協(xié)作機器人+視覺應(yīng)用的未來美好，但在普及上還存在諸多難題。

首當其沖的是價格因素，3D視覺行業(yè)的定制化程度過高，比如在打磨、焊接、按摩理療等不同場景不同工藝段，很難有相機能夠標準化通用，這種非標定制化應(yīng)用方案，直接導(dǎo)致終端使用成本過高。

其次，在一些精密加工場景，3D視覺系統(tǒng)的定點掃描、飛拍定位等，會對協(xié)作機器人的工作節(jié)拍產(chǎn)生影響。同時產(chǎn)品本身性能也是一個大考驗，不少協(xié)作機器人的負載能力、應(yīng)用場景空間有限，要求視覺相機在輕量化的同時，仍然具備高精度、低功耗、易集成、多接口等性能。

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

據(jù)GGII預(yù)測，至2027年我國機器視覺市場規(guī)模將超過560億元，其中2D視覺市場規(guī)模將超過400億元，3D視覺市場規(guī)模將近160億元。

總體來說，能夠解決多個場景中非標化、柔性化制造過程的痛點，靈活、可靠、易集成是協(xié)作機器人的優(yōu)勢，而伴隨從2D視覺到3D視覺技術(shù)的飛躍，再到AI+視覺技術(shù)的高效蛻變，協(xié)作機器人將在更多復(fù)雜工藝中錨定痛點，大展身手。

未來，在具身智能大模型、工業(yè)專用大模型的普及中，協(xié)作機器人也有望從“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，在這場無聲的產(chǎn)業(yè)變革中，視覺系統(tǒng)既是一切感官的起點，亦是通向未來人機智能協(xié)作的關(guān)鍵樞紐。