本文摘要：工业视觉中，机器人视觉领域在技术和商用程度上均有较好的展现出。

工业视觉中，机器人视觉领域在技术和商用程度上均有较好的展现出。本文从机器人视觉的市场需求、技术原理以及发展趋势三个层面，深入浅出地阐释了机器人视觉在工业智能进程中的最重要地位。智能生产，机器人视觉，工业视觉工业视觉是当前工业领域应用于很广的AI技术，主要用作质量检测、尺寸测量、缺失检查、辨识和定位等，在汽车和电子3C制造业中应用于普遍。

而在工业视觉中，机器人视觉领域在技术和商用程度上均有较好的展现出。本文从机器人视觉的市场需求、技术原理以及发展趋势三个层面，深入浅出地阐释了机器人视觉在工业智能进程中的最重要地位。作者传达的精髓观点有：1．工业机器人必须替代更加多重复性的、生产环境恶劣的劳动，而机器人视觉可使工业机器人享有感官和决策能力，以适应环境更加多“机器换人”的生产场景。

2．工业机器人可通过双目或多目技术、激光照相机技术、三维传感器技术等构建智能的视觉功能，进而挣脱人为操纵容许，大幅提高生产效率。3．目前工业机器人处在减少视觉、触觉等感知力的阶段，未来将向着AI＋AR的方向发展。AI需要提升机器人辨识的准确率，AR确保了机器人的感知力，更佳的与人协作。

本次共享的内容来自演译inSite第十七期节目＆清华校友总会先进设备生产专业委员会牵头专场“工业机器人视觉——彰显机器柔性与智慧”中吴哲明博士的演说。大家好，我是来自清研先进设备生产研究院（洛阳）有限公司的吴哲明，今天我将率领大家走出未来机器人的世界。让工业机器人做到重复性工作，而把人的智能充分发挥到仅次于程度首先问大家一个问题，平时住在家里最让你困惑的一件事是什么？对于有两个孩子的我来说，最困惑的是每次返回家里，都要面临孩子弄得一团糟的房间，而每次离去这个房间，反复的劳动让我累觉不爱人，坚信很多人都跟我有一样的苦恼，那你们希不期望有个智能的机器人能替你离去这个房间呢？工业机器人在清扫房间（来源：theSalisburyRoboticsLab，StanfordUniversity）正如图1的工业机器人，它可以走出你的房间，把沙发离去整洁，把你给孩子谈的故事书罗列规整，把孩子玩游戏的玩具放入箱子里，你只必须在旁边葛优躺在，家里的一切都会崭新如初，是不是很更有人？但现在市面上没这个机器人，那视频里的机器人是怎么做的？实际是旁边有个人通过一个遥控手柄一点一点地掌控这个机器人把所有的事情制成，腊了几个小时，甚至比人特地做到的时间还宽。那机器人离我们想象中的未来机器人劣了些什么？还差感官世界的能力和做出自我决策的能力，也就是相等于有了手臂和身体，但没眼睛和大脑，这个机器人不具备智能。

只不过我们在家里可以一旁听音乐一旁挣钱，并不是那么乏味，但在工厂里，工人要面临的是焊的粉尘扑面而来，是抛光溅的火花甚至铁屑环绕着身体，是旁边金属性的碰撞痛楚耳膜，这些都会对人的身体导致永久的损害。焊环境（来源：Pixabay）这就是为什么现在90后、00后，宁可领有个并不低的工资，也要待在办公室或宅在家里，哪怕再行低的工资都不不愿去工厂，或者有可能这个年轻人腊了半年就请辞了，或者心情很差造成工件质量经常出现问题，所以在工厂环境里，更加必须工业机器人把人类从险恶的环境里众生出来，用工业机器人替代人去腊焊、抛光、运送重物这些艰巨的工作，而把人的智能充分发挥到仅次于程度。

特斯拉机器人工厂（来源：OPPORTUNITYENERGY）只不过上世纪很早已有了工业机器人，例如在汽车行业这种产品一致性十分低的领域里，工业机器人应用于早已十分普遍了。图3是特斯拉近期的、全球最先进设备的机器人工厂，它建的特斯拉的模型都较为统一，机器人要干什么？只要给它编成好程从A到B，它就可以仍然这样腊，生产的汽车都是一样的。彰显机器人智能的视觉，确实做机器换人然而在标准化工业领域件尺寸并不相同，有可能今天来了一个一米的工件，明天客户拒绝你做到一个半米的工件，原本的工业机器人的程序就无法用了，或者今天的物流是个箱子，明天是个柔性的塑料袋，而且随机地摆放，这些问题都无法让过于智能的机器人来解决问题。

那解决问题这些问题要通过什么？就像前面的视频里，必须一个遥控手柄，在机器人行业里实际就是个操控盒，告诉他机器人要回头一米的长度，或者半米的长度。而如果换回了一个物件，人不去盯着它，就不会像盲人摸象一样，机器人不告诉要做到什么事，很有可能把这个工件做错。那怎么解决问题这个问题？我们明确提出的解决问题思路是给工业机器人一双慧眼。什么是慧眼？慧眼就是智能的视觉，我们给机器人智能的视觉，机器人就不具备了柔性的能力。

慧眼与工业照相机机器人视觉究竟是怎么工作的？它只不过就是不具备了人眼的功能，人眼干什么机器人视觉就干什么。如图4右图，右边是替代人眼的工业照相机，跟手机照相机没有过于大区别，只不过更加结实，需要在工厂环境里抗干扰。图像与二维数组如图5右图，用工业照相机替代人眼构建视觉的功能，人眼看见的是蒙娜丽莎的画像，而工业照相机取得的是一个二维数组，二维数组里每一个数字都代表图像里的每个像素，通过取得的数组再加研发的智能软件和算法就可以提供想的信息。

工业机器人在工业中常常要解决问题三维的问题。刚才所说的是一只眼睛，不能看见二维的世界，在三维到二维的过程中损失了一个深度信息，而我们要做到的就是利用双目或者多目的方法把遗失的信息去找回去，用两个摄像头从有所不同的角度去看，可以把特征给定一起，把二维又轻包含三维，甚至用多目的方法不会比人的眼睛更为出众、更为智能。配上眼睛的工业机器人（来源：PICKIT3D）如图6右边是一个工业机器人，左边则是我们给它配上的眼睛，它的眼睛可以大大地辨识有所不同种类有所不同样子的物体，随机放置也可以寻找物体的方位，提供物体的形状信息。

而机器人有了眼睛、有了决策能力，就可以展开自律地随机地码放，这机器人就有了柔性和智慧。工业照相机（来源：AGTROBOTICS）在工厂里并不是都用双目的方式，还不会使用更为可信的方式。

如图7右图是CCD，就是常用的工业照相机，下面是用一个抗干扰的强劲激光打到一个物体上，将近的时候激光光线到照相机上是一个方位，近的时候是另一个方位，通过两个方位的变化就告诉物体究竟离我们将近还是近，这是一个点的问题。而线的问题上，打一个斜的激光可以取得一个线上物体的三维方位，而把这个线通过运动扫瞄就可以取得原始物体的三维方位，通过这个物体的三维方位加以我们的算法，就可以告诉他机器人应当怎么做这件事。

工业机器人扫瞄工件（来源：YaskawaUK）如图8右图，工业机器人终端的一个焊枪上，特了三维的传感器，通过结构光扫瞄把整个物体的形貌洗下来，然后告诉他机器人应当从工件哪里开始焊在哪里暂停，如果工业逆了再不可以通过扫瞄来确认运动轨迹。从视频中可以看见，最后机器人通过扫瞄找到了起点，运动应当暂停它就不会脱身起身，这样的工业机器人就不具备了原始的视觉，不必须人再行去操纵它。图6、图8都说明了工业机器人配上视觉的益处，首先不必须再行雇用一个不懂机器人编程的人去掌控机器人，确实做了机器换人的目的，同时可以构建柔性的加工，通过重新加入视觉大大地提升生产效率，而且可以确保生产质量，机器人会像人一样闹情绪。未来机器人如何提升智能？接下来跟大家共享一下工业机器人的发展趋势，工业机器人上世纪中代就早已开始发展，最早期经历了第一代机器人，也就是现在用于的主流，机器人必须教教它怎么腊，它才告诉怎么腊，这种用于早已有限了。

现在机器人于是以处在第二个阶段，就是减少视觉乃至触觉等一系列的传感的方法，让这个机器人更为智能，更为具备柔性。而接下来我想要给大家未来发展一下未来机器人的模样，就是我们希望的主流，要提升它的智能、做到自律的决策。上世纪60年代IBM研发的计算机（来源：CHILTON－COMPUTING）从我的角度来看，机器人未来发展方向是再加AI和AR。

首先来看AI，图9是上世纪60年代IBM研发的世界最新型的计算机，大约有一个小房间那么大，正是用它把人类通过阿波罗计划送上了月球，可这个计算机的计算能力甚至不如现在手机计算能力的1％甚至1‰，人类早已通过摩尔定律掌控了大量处置数据的硬件计算能力，所以我们可以引进深度自学这种人工智能方法。通过图片训练获得人名（来源：RESEARCHGATE）图10左边是乔治华盛顿的图像，我们通过大大地图片训练，大大的大数据的引进，给它供应很多人脸的数据，最后可以得出结论我们要的结果——他的名字。而工业机器人通过大量的训练，也可以通过视觉辨别这是什么样的东西，我应当怎么做，有了AI的功能，机器人未来将不会更为强劲。

而通过AR使得人和机器人相互作用，可以超过更为智能的效果，我们说道的机器换人并不是把人几乎用机器人替掉，而是人腊人最合适腊的工作、更加智能的工作，机器腊反复的有伤害性的工作，而人机协作是未来的一个大方向。我们通过AR的方式，可以让人的智能充分发挥十分好的起到，人看到机器人即将做到的工作，只必须给个命令告诉他机器人，1号2号工件应当怎样组装，大大充分发挥人的智能性。而把手螺丝甚至焊这种受伤身体的工作，重复性劳动的工作由机器人来腊，通过AR和机器人技术的融合，不会让我们的未来世界中机器人应用于更为普遍。

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