40年前，工業(yè)機(jī)器人的橫空出世，帶給人類更多自由與可能。今天，工業(yè)機(jī)器人正以迅猛的速度替代人工，從事繁重及枯燥的工作，并且向著更智能的方向在發(fā)展，而服務(wù)機(jī)器人，將是下一個(gè)風(fēng)口。

    服務(wù)機(jī)器人發(fā)展空間很大，但要想發(fā)展服務(wù)機(jī)器人，就要讓機(jī)器人獲得人的能力，首先就是視覺。視覺對(duì)人很重要，人類獲得訊息90%以上是依靠眼睛，而我們就來(lái)看看人工智能的前沿——機(jī)器視覺。  

技術(shù)的演進(jìn)與創(chuàng)新，推動(dòng)制造業(yè)的變革與進(jìn)步

    智能化、仿生化是工業(yè)機(jī)器人的高階段，隨著材料、控制等技術(shù)不斷發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品越來(lái)越多的產(chǎn)品化，逐步應(yīng)用於各個(gè)場(chǎng)合。

    伴隨物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，多傳感器、分布式控制的精密型工業(yè)機(jī)器人將會(huì)越來(lái)越多，逐步滲透制造業(yè)的方方面面，并且由制造實(shí)施型向服務(wù)型轉(zhuǎn)化。

    具有觸覺、力覺或視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。

    機(jī)器人視覺，作為AI(人工智能)一個(gè)快速增長(zhǎng)的分支，目的是能夠給機(jī)器人與我們自己相當(dāng)?shù)囊曈X，在過(guò)去幾年中，由于研究人員運(yùn)用專門的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以幫助機(jī)器人識(shí)別和理解來(lái)自現(xiàn)實(shí)世界的圖像，機(jī)器人視覺已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。

機(jī)器人視覺猶如人的雙眼

    機(jī)器人有了視覺系統(tǒng)的配合，猶如人有了一雙明亮的眼睛，能實(shí)現(xiàn)在工件位置不準(zhǔn)確工況下的自動(dòng)化生產(chǎn)。

機(jī)器人視覺包括以下幾種：

2D相機(jī)

    2D相機(jī)是通過(guò)機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，根據(jù)判別的結(jié)果通過(guò)數(shù)字變量信息傳輸給機(jī)器人，讓機(jī)器人根據(jù)新的產(chǎn)品信息進(jìn)行工作。

目前2D相機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人搬運(yùn)，裝配等工作。

線激光

    線激光是使用激光三角測(cè)量原理, 對(duì)不同被測(cè)物體表面進(jìn)行二維輪廓掃描。

    激光束被一組特定透鏡放大用以形成一條靜態(tài)激光線，投射到被測(cè)物表面上。高品質(zhì)的光學(xué)系統(tǒng)將該激光線的漫反射光，投射到高度敏感的傳感器感光矩陣上。除了傳感器到被測(cè)物體的距離信息（Z軸），控制器還可以通過(guò)這組圖像來(lái)計(jì)算沿激光線（x軸）上的位置。傳感器輸出一組二維坐標(biāo)值，坐標(biāo)系的原點(diǎn)與傳感器本身相對(duì)固定。通過(guò)移動(dòng)被測(cè)物體或傳感器，便可得出三維測(cè)量結(jié)果。

目前線激光廣泛應(yīng)用于弧焊或激光焊的焊縫掃描、車身在線測(cè)量等。

3D攝影測(cè)量

    3D攝影測(cè)量通過(guò)軟件處理采集好的照片來(lái)得到待測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。這些照片是用一個(gè)高精度的專業(yè)相機(jī)，通過(guò)在不同的位置和方向，對(duì)同一物體進(jìn)行拍攝所獲取的。軟件會(huì)自動(dòng)處理這些照片，通過(guò)圖像匹配等處理及相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算后，得到待測(cè)點(diǎn)準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。處理完畢，被測(cè)對(duì)象的三維數(shù)據(jù)將會(huì)進(jìn)入到坐標(biāo)系統(tǒng)中，就好像以前測(cè)量過(guò)或者處理過(guò)一樣。如果需要的話，測(cè)量軟件還內(nèi)置了分析工具，三維數(shù)據(jù)可以被輸出，這些被測(cè)量的物體一般是事先手動(dòng)貼上回光反射標(biāo)志，或者是通過(guò)投點(diǎn)器投射上點(diǎn)，或者是探測(cè)棒上的點(diǎn)。

三維成像

    基于結(jié)構(gòu)光的三維成像，實(shí)際上是三維參數(shù)的測(cè)量與重現(xiàn)，需要投射結(jié)構(gòu)光到被測(cè)物體上，通過(guò)結(jié)構(gòu)光的變形（或者飛行時(shí)間等）來(lái)確定被測(cè)物的尺寸參數(shù)。

    常用光柵投影技術(shù)的其主要原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)編程產(chǎn)生正弦條紋，將該正弦條紋通過(guò)投影設(shè)備投影至被測(cè)物，利用CCD相機(jī)拍攝條紋受物體調(diào)制的彎曲程度，解調(diào)該彎曲條紋得到相位，再將相位轉(zhuǎn)化為全場(chǎng)的高度。

    例如ABB的協(xié)作機(jī)器人Yumi已可以安裝在AGV上行走并完成設(shè)定的工作，如果加上結(jié)構(gòu)光視覺，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)及數(shù)字化完成自主工作已不遙遠(yuǎn)。

    隨著連續(xù)采用這些技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專用機(jī)器視覺硬件，我們正在迅速縮小人類和機(jī)器視覺之間的差距。

    在將來(lái)的某一天，我們甚至開始看到機(jī)器人的視覺能力，可能會(huì)超越我們自己，使它們能夠完成許多復(fù)雜的任務(wù)，并且我們的社會(huì)將會(huì)完全自主運(yùn)作。