下一个“动态二人组”可能根本不涉及人类。 “机器视觉和机器人是完美的结合，”ABB Robotics（密歇根州奥本山）视觉系统全球产品经理 Klas Bengtsson 说。这不是新的。视觉和机器人技术已经携手并进多年。但与其他婚姻不同的是，随着机器视觉能力的扩展和寻找新的应用，这一婚姻正在蓬勃发展。过去的“完美”婚姻涉及引导机器人。但是新的应用程序——比如美满婚姻的孩子——现在包括检查零件、读取条形码或二维码以实现可追溯性，以及寻找新的零件包装和拆包方法。
ABB 的 YuMI 协作机器人或协作机器人将视觉系统作为每个交付系统的组成部分，在最大的灵活性。这一切都归结为机器视觉提供的灵活性。 “视觉帮助 ABB 增强了许多机器人应用的能力，”他说。
产品多样性的增加和需求推动了对灵活引导机器人的需求缩短许多行业的交货时间。为什么灵活性如此重要？ “如果你对机器人自动化进行硬编码，那么一旦你改变产品或生产线中的某些东西，你就必须改变程序，”Bengtsson 说。这也意味着改变精密夹具或放置零件的方式，以便硬编码的机器人引导程序可以可靠地拾取、抛光或以其他方式操作零件。成本增加。
机器视觉通过允许机器人“看到”部件和方向的变化来帮助控制这些成本。 3-D 扫描传感器开辟了更多新的应用领域。本茨说儿子，“15 年前的问题是‘为什么要使用机器视觉。’今天的问题是：‘为什么不呢？’”
人与机器人协作h3>
Rethink Robotics（波士顿）成立于 2008 年，致力于打造协作机器人。其旗舰产品是 Sawyer。 “像我们的 Sawyer 机器人这样的协作机器人最适合执行人类规模的重复性、平凡的任务，”产品经理 Mike Fair 说。这意味着使用产品或运动来复制人类所做的事情，同时也是麻木的重复和平凡。
“这样的应用包括包装、机器维护、生产线装载以及卸载、检查和印刷电路板测试，”他说。 CNC 机器的物料搬运是另一种应用，它取代了人工装载 CNC 机器、循环它、等待加工任务完成，然后卸载机器。
Rethink Robotics 在其每个 Sawyer 机器人中都包含一个摄像头，并在其 Intera 机器人编程包中提供易于使用的编程.Rethink 非常相信机器视觉，以至于它在每个 Sawyer 的手腕上嵌入了一个摄像头。“嵌入式视觉系统 [使] 我们的协作机器人部署起来更快、更容易，移除典型机器视觉系统的集成时间麻烦且代价高昂。我们添加了软件，以便于部署 [those] 视觉系统，”Fair 说。在 ATX West 2018 贸易展上，他提供了一个演示，证明即使是记者也可以编写一个简单的程序在几分钟内完成任务。结合看起来像二维码的编码贴纸，他们的软件帮助机器人定位自己以适应工作单元的变化。这也有助于移动 Sawyer 机器人从一个任务到另一个任务，从一个位置到另一个位置。
Universal Robots USA Inc.（UR；密歇根州安娜堡）也致力于协作机器人。它的三个机器人，有效载荷从 3 公斤到 10 公斤不等，在第三方供应商的“生态系统”中运行。它提供了一个名为 Universal Robots+ 的免费开发人员计划，使末端执行器、视觉系统和其他外围设备的第三方供应商能够开发与其协作机器人即插即用的附加组件。
协作机器人很容易用手推车从一个站点移动到另一个站点，配备视觉后可以更灵活地操作。该公司的网站展示了该生态系统中的六种不同视觉选项，它们是适合挑选和PLace、数控机床自动化、包装和码垛、装配、螺丝驱动和机器管理。 2D 和 3D 扫描仪均可用。提供多种机器人运动控制和仿真软件包。
集成、易于使用
要使机器视觉发挥作用，它必须易于访问，这是 UR 生态系统的重要组成部分。例如，他们的第三方软件包之一称为 Universal Metrology Automation，由 3D Infotech 提供。它集成了运动控制系统、3D 扫描仪和检测软件，以创建可配置的自动化计量解决方案。其他程序提供在线或离线编程、机器人仿真软件和监控功能。
“如今机器人和视觉系统的集成要好得多，”Rob Antonides 说，Apex Motion Control（萨里，不列颠哥伦比亚省）总裁。 Apex 是一家集成商UR 生态系统方法的对立面。 “我们过去不得不将视觉系统与机器人控制器整合在一起，但如今它们更加无缝地即插即用，可以通过以太网 IP 或任何类型的网络连接。二十年前，我常常需要一周的时间来建立一个视觉引导的机器人系统和通信；今天是 15-20 分钟。”
机器视觉已被证明对 Apex 特别有用。它自动化的任务包括各种烘焙操作，包括装饰蛋糕。 “视觉系统使您能够处理产品的不一致和不完美的展示和定位。我们用 3D 传感器绘制蛋糕的表面，这样我们就可以快速轻松地装饰它，”Antonides 说。
发那科 b将其新型（绿色）紧凑型协作机器人系列的设计应用于其 LR Mate 系列迷你物料搬运机器人。这些机器人是小零件分拣和组装、检查、机器管理和零件交付的理想选择。FANUC 还强调易于集成。 “我们在去年年底发布了一款全新的控制器，具有集成机器人视觉的突出功能，”FANUC America Corp.（密歇根州罗切斯特山）的智能机器人/机器视觉高级工程师 David Dechow 解释说。 “在发那科，我们所有的视觉系统现在都嵌入到控制器中。” FANUC 是首批将视觉用于引导机器人的机器人公司之一，30 年前将其作为机器人引导系统的一个选项提供。
Dechow 还观察到机器视觉公司专注于开发更简单的机器人接口。 “视觉供应商明显支持这个标志等，”他说。 “让协作发挥作用的繁重工作是在愿景方面。机器人正在等待一个点。诀窍是使用机器视觉找到正确的点，将机器视觉系统的坐标系合并到机器人的坐标系中。”他同意本文采访的其他人的观点，即机器视觉在许多自动化任务中提供了无与伦比的灵活性。如今，成本/收益比开始有利于视觉，而不是精密夹具和硬编码，他说。
AI：姿势和辨别
关于视觉、数据和机器人的讨论自然会引出人工智能 (AI) 对于视力机器人有多大用处的问题。 Dechow 指出了一个问题——AI 并不特别适用于机器人引导。 “人工智能学习特别擅长分类和区分。它不擅长的是离散分析，”他解释道.机器人需要移动到一个离散点。当与计量系统相结合时，它可以测量离散的几何量。 “没有什么可学的，”他说。
但它并没有就此结束。如果不适用于指导，还有人工智能提供价值的机器人任务。 “例如，根据背景对物体进行识别和分类以确定机器人要操作的物体，再结合机器人引导，将是一个很好的混合应用程序，”他说。另一个是拾取和抓握优化。 “在空间中找到手臂的理想方向和进近路径属于学习领域，而不是 [being] 确定性。有很多方向，既好又坏，”他解释道。 “AI 在零件随机且位置和尺寸不均匀的情况下特别有用。”
Denso Products and Services Americas Inc. 的 Peter Cavallo（Long Beach, CA) 同意视觉系统能力的大幅提高是真实存在的，并且为机器人应用开辟了新的机会。 “在最简单的形式中，[视觉]找到一个部分或对象并对其进行操作。在我们现在看到的最复杂的形式中，它可以看到事物、解释、识别和查看零件的本来面目——即使处于不同的配置或位置——而无需移动零件或机器人。”
Denso 机器人采用佳能结构白光传感器。
他认为 3D 扫描是一个特别重要的发展，使以前难以完成的任务如垃圾箱采摘简单明了。 Denso 的最新系统使用结构光视觉系统，通过 CMOS 探测器进行 3D 观察。
他对应用 AI t 的看法o 机器人技术基于更广泛的系统环境。 “随着我们进入下一代机器人，我们开始涉足深度学习等领域，视觉成为整个系统的一部分，”他解释道。 “我们在东京机器人展上展示了一些东西，展示了在一个具有 28 个自由度的系统中进行深度学习，其中包括两个用手制作沙拉的机器人。”为什么要给工业用户留下深刻印象？机器人仅使用事先提供的知识来选择生菜、水果和蔬菜。 “我们没有给机器人编程；相反，我们告诉它我们想要什么，”他说。想一想车间中存在的非常适合此类自动化的非结构化任务的数量。
不仅适合大人物
机器视觉、集成、软件，甚至人工智能，都可能让人认为这种机器人自动化水平只属于世界500强企业。那不是case。 “它非常适用于中小型企业，因为今天的愿景在成本上是合理的。以前是 50,000 美元到 100,000 美元，现在不到 5000 美元。没有理由害羞，”Cavallo 说。
Epson America Inc.（加利福尼亚州卡森）的产品经理 Rick Brookshire 同意机器人自动化是中小型企业 (SME) 的理想选择。 “除了购买 50、100 甚至 1000 台机器人的大客户外，我们还有许多购买一台、两台或三台机器人的小客户，”他说。爱普生专注于为高精度任务优化的小型机器人，其机器人业务是从自身制造高精度钟表的需求出发的。 “我们所有的机器人都具有集成视觉引导功能，这一功能的接受度一直在提高。它也变得更加可靠。人们更愿意使用它，”他说。
爱普生G6-SCARA机器人和其他接受采访的人一样，他认为简单是至关重要的——尤其是在满足中小企业的需求方面。Epson Vision Guide 程序使用基于对象的点-并单击 GUI 界面，允许开发人员快速开发应用程序，据该公司称。虽然理想的视觉引导机器人应用程序是零件未在合理的公差范围内正确定位，或者无法以一致的方式呈现，爱普生机器人提供的精度开辟了另一个使用领域。
公差越来越小。零件越来越小。精确放置越来越困难。“那这是爱普生等精密机器人可以提供帮助的地方，”他说。“这正在发生我n 越来越小的公司。这些机器人变得如此易于使用，以至于我们的许多客户都自己进行了集成。”机器人甚至可以放置直径小于 0.7 毫米的螺钉。随着劳动力老龄化，这可能成为一个关键因素。
Applied Manufacturing Technologies（AMT；Orion, MI）销售副总裁 James Cooper独特的视角基于他在汽车制造行业的经验。 AMT 是一家专注于视觉引导机器人系统的系统集成商。具有复杂系统的多个零件号，例如在变速箱中，正变得普遍。变速箱是一个大型物体，有许多孔和复杂的表面——非常适合视觉，但对于精密硬装具来说价格昂贵。 “随着更频繁的转换，批量也越来越小。这就是机器人引导视觉系统在许多应用中变得如此重要的原因。”他还观察了3D视觉的成长系统，尤其是在垃圾箱和手提箱拣选应用中。
它超出了指导范围。 “质量检测是一种理想的应用，它可以寻找孔洞和其他特征的存在与否，或者确定组件是否已正确组装，”他说。另一个丰富的领域是计量检测。 “我们与我们的合作伙伴 Hexagon 建立了一个系统，该系统基于检查客户产品的协作机器人。这过去是在单独的温控室中的 CMM 上完成的。多年来，制造商都希望在生产车间进行。现在可以拥有一个完全便携的系统，没有防护装置，非常适合首件检测应用，就在生产机器上，”他说。
他同意这些应用程序在中小企业中正在增长。他还指出，这些业务正在努力寻找熟练劳动力，推动了对更多自动化的需求。
ABB 还通过与数字 3D 检测和质量控制解决方案的领先创新者 NUB3D（后来收购）合作开发了机器人检测系统。交钥匙系统由安装在 ABB 机器人手臂上的 3D 白光扫描传感器组成。
Stäubli Corp.（南卡罗来纳州邓肯）是一家机器人公司它使用来自第三方供应商的各种机器视觉来构建用于机器人视觉引导的应用程序。但它也提供了视觉系统与需要人机交互的工业机器人的另一种用途：机器人周围的虚拟安全围栏。
Stäubli TX2-60L 带区域感应相机。
正如 S 北美机器人业务开发经理 Olivier Cremoux 所解释的täubli，人机协作可以分为五个不同的阶段。大多数工业机器人中常见的最低阶段 1 是无直接接触，人与机器之间的任何交互都是危险的。 “机器人和操作员被坚硬的栅栏隔开，”他说。最高的阶段 5 是需要和需要接触的地方，例如，当机器人由操作员手动引导以执行或组装重型工具或与机器人进行其他同步运动时。在中间阶段，需要在不同级别进行一些接触，并且机器人经常需要停下来让人类做某事。 “这个中间阶段代表了 95% 的协作应用程序，”他说。
在这些中间阶段，从工作单元向外扫描的 3D 扫描视觉系统可以检测到有人靠近。在一定距离内，它会向工作间发出信号，让机器人减速，以防止接触和可能造成的伤害。一种当人类靠得更近时，它会完全停止细胞。这允许人类执行一个动作，例如检查或放置，然后离开，允许单元自动重新启动。
HNJ Solutions Inc.（Carson，据总裁 Greg McEntyre 介绍，CA) 是一家集成公司，旨在为包括机器人在内的制造业提供视觉系统。虽然承认视觉系统确实变得更易于使用和安装，但他表示仍有一类应用程序需要像 HNJ 这样的集成商。 “在具有多种颜色、尺寸、方向和一般不确定性的复杂应用中，重要的是要了解相机的工作原理以及它们为什么能安装一个好的系统，”他说。
他强调了 3D 相机如何扩展相关应用，例如垃圾拣选。 “今天我们甚至导入我们对象的 CAD 模型，以便视觉系统能够理解 3D它需要挑选或操作的物体，”他说。 “相机提供了完全的自由。”
作为复杂视觉和机器人技术的集成者，他可以提供什么建议？他说：“虽然看起来可能并不容易，但我会说直接跳进去。” “有这么多有用的硬件，视觉引导和视觉应用程序变得越来越有用。”换句话说，就是去做。
