“3D视觉+协作机器人”，能否激活全新的应用市场？

随着3D视觉与工业机器人搭配的紧密度提高，在过去几年里双方搭配的渗透率也正在持续攀升。

高工机器人产业研究所（GGII ）数据显示，2022年中国3D视觉+工业机器人应用台套数为8500套，在整个工业机器人的渗透率为2.8%。

而在工业机器人领域，协作机器人是工业机器人增速最快的细分领域之一。从协作机器人的销量上来看，GGII认为，未来5年中国协作机器人整体销量年均复合增速将保持35%以上。预计到2026年，中国协作机器人销量将突破10万台大关，市场规模将突破100亿元。

面对3D视觉+机器人广阔的市场，目前部分3D视觉玩家和协作机器人厂商开始谋局未来。

3D视觉企业&协作机器人企业齐发力

3D视觉玩家推出搭载协作机器人产品

面对协作机器人这枝后起之秀，3D视觉玩家开始将协作机器人作为业绩增长的考量之一，为协作机器人推出合适的应用产品。

今年2月，埃尔森推出了新款AT-S1000-06C-S3型3D视觉相机，AT-S1000-06C-S3具备轻巧的机身，兼具埃尔森成熟的双目成像技术，面向工业自动化用户提供可靠的精度及运行稳定性，为机械臂，尤其是以协作机器人为代表的轻型机械臂提供了更充裕的负载余量和更宽松的末端执行器安装空间。

今年3月，图漾科技正式发布了新款3D工业相机PS800-E1，该款新相机体积小、重量轻，面向近距离高精度的应用场景，满足无序分拣和物体的测量检测等多种应用场景，尤其适合以eye-in-hand方式安装于协作机器人前端，实现机器人的高精度定位引导。

2022年，梅卡曼德推出的Mech-Eye Nano 工业级3D相机，重量轻、体积超小，臂载式安装于协作机器人上，具备优异的抗环境光性能，在较强阳光环境下（> 60000 lx）可稳定运行。

协作机器人企业：手眼协同，效率加倍

近年来，随着协作机器人工艺包的持续开发，协作机器人能实现的应用逐渐多元化。从应用场景来看，目前协作机器人的应用主要集中于工业场景的装配、螺丝锁付、搬运/上下料、抛光打磨、焊接、喷涂等领域。

随着终端厂家生产的需求与日俱增，协作型机器人需要视觉感知来获取实际应用中的人机交互能力，来实现更加智能化和高效的操作。

目前市场上已有部分协作机器人企业推出视觉和协作机器人的相关组合，或与视觉企业优势互补，强强合作。

4月4日，在2023 ITES深圳工业展期间，大族机器人发布了Elfin Pro（E-Pro）系列协作机器人，突破了前置AI视觉小型化的难点，做到一体化内走线应用，使之同时拥有眼睛（视觉）、大脑（AI），达到了看得见、看得准、会“思考”的目标。

中科新松自研开发了视觉产品——DUCO Mind智能应用控制器，形成了机器视觉+多可协作机器人组合的解决方案，其中，DUCO Mind智能应用控制器可为协作机器人作业提供稳定持续的3D视觉柔性化定位。

2021年，遨博与视科普共同建设成立“智能机器人联合实验室”，双方分别从应用研究和基础研究方面致力于多个方向的研究，开发重要复合型产品，解决产品开发上游基础研究和下游产业化过程中的共性和关键技术难题，转化科技为生产力。

3D视觉+协作机器人的协同

当前，3D视觉+协作机器人的组合已经应用于搬运(拆码垛)、上料、拣选、分类、定位、涂胶、装配、检测等应用场景。

例如，在物料搬运过程中，如果物料是无规则状态，3D视觉可以帮助机器人识别物料的位置和方向，从而进行准确的抓取和搬运。在品质检测环节机3D视觉可以识别和检测产品的缺陷或瑕疵，例如裂纹、异物、变形、错装、漏装等，并将检测结果反馈给机器人进行后续处理。在导航和定位环节，在协作机器人工作过程中，需要对周围环境进行感知和理解，协作机器人可以利用3D视觉技术实现精确的导航和定位。

可以说，有了3D视觉后，协作机器人如虎添翼，两者可以产生较好的协同作用，有效满足了柔性自动化以及生产设备安全性需求。

那么，满足生产柔性化需求的挑战是什么？两者如何较好的协同？

埃尔森CEO苗庆伟指出，在以精密加工为主的应用场景中，协作机器人对视觉定位、引导的精度、节拍和稳定性要求都很高，“一般要求视觉具备小体积、轻重量，不过在压缩视觉相机体积和重量的同时，还不能让视觉产品的性能打任何折扣，这对视觉厂商的制造、集成能力提出了极高要求。”

对于视觉相机而言，“瘦身”绝非易事，要兼顾结构稳定、散热、精度、接口等方方面面，对制造厂商的传感器设计和集成能力要求很高。

大族机器人产品经理郝瑜表示：“协作机器人和视觉较好地协同起来需要进行系统设计、目标识别和定位、资源共享、关键技术参数调整、测试验证等多个环节的协调合作。”

首先在系统设计阶段，需要充分考虑协作机器人和视觉的硬件、软件和通信接口等方面的兼容性，确保两者可以顺利接口和相互传递数据。对于一些需要使用共同资源的场景，例如摄像头、计算单元等，可以通过合理的设计，将资源共享以避免冲突和浪费。在测试验证阶段，系统设计完成后，需要进行测试验证，检查系统在现实应用环境下的表现，发现问题及时解决。

中科新松负责人也认为，协作机器人和3D视觉在搭配使用前，要先确保彼此之间硬件兼容，确保数据传输稳定和可靠。“3D视觉的算法需要与机器人的行为控制算法协同设计，以确保机器人能够根据3D视觉的数据进行准确的操作和决策，以便机器人能够将操作结果及时反馈3D视觉系统，以便对数据进行分析和优化，提高整体的性能。”

“眼在手外”or“眼在手上”

克服协同的难点后，3D视觉+协作机器人又以什么样的形式出现？

高工机器人了解到，机器视觉安装在协作机器人上主要有两种结合方式，一种是“眼在手外”，即3D视觉和协作机器人分开，另一种形式是eye-in-hand，即在协作机器人执行末端外置3D视觉。

目前，市场上普遍以eye-in-hand为主，不少行业人士认为，将3D视觉搭载在协作机器人执行末端已经成为近年来的一种技术趋势。

这种方案的优点在于感知范围更广，机器人手臂上的3D视觉可以随着机器人运动而感知不同的环境，可以360度查看周边环境，可以更好地适应复杂的任务环境。将3D视觉搭载在机械臂末端上，可以实现对目标物体的更加精确、个性化的检测和定位，提高作业准确度和成功率。

“如果拍照点和位置较多比较适合eye-in-hand的方式。”中科新松负责人表示，该方式可以一个相机搞定多个视觉应用场景，减少相机数量，节省成本。

不过，eye-in-hand这种方案也存在一些局限性。

郝瑜介绍道，在协作机器人的末端增置3D视觉后，需要考虑机械臂的负载和速度，如果末端负载过重对机器人的运行速度和精度有一定影响。

中科新松负责人表示，将3D视觉搭载在机械臂末端上会增加机械臂的运动时间，拍照时间与机械臂动作时间不能重叠，所以整体时间变长。

值得一提的是，当eye-in-hand开始普遍存在市场上时，以大族机器人和达明机器人为代表的厂家又研发了一种新的技术，在协作机器人的末端内建了视觉系统。

据了解，达明机器人的内建视觉系统，让机器人可将”看见”的影像数据转译成命令提示的能力；大族机器人的Elfin Pro（E-Pro）系列协作机器人做到了一体化内走线应用。

但目前这种方式在行业人士看来，成本比较高。

部分行业人士表示，如果将3D视觉放进协作机器人执行末端里，工作场景或者机械臂末端的工具安装不仅会有局限性，也会提高客户的成本。现在市面上3D视觉和协作机器人的搭载方式大多是由客户需求决定，eye-in-hand的方式成本较低，客户的接受度较高。

3D视觉+复合机器人成未来新趋势？

事实上，3D视觉+协作机器人的应用还可以拓展更宽的边界。

在智能制造的趋势下，单一的能力已经不足以满足制造生产的需求。从一种能力到多种能力，从执行单一任务到多任务结合，让机器人“有手有脚有眼睛”，逐渐成为了未来机器人产业发展的重要趋势，满足了更多细分场景的需求。

在苗庆伟看来：“将视觉搭载在末轴上这种安装形式的优势主要体现在复合机器人应用上，这种形式拓宽了机器人和视觉的工作范围，比如在半导体行业，可以实现一台复合机器人对一组十几台甚至几十台设备的管理，而这在过去难以实现。”

5月23日，在第四届中国（华南）国际机器人与自动化展览会IARS展会上，高工机器人也注意到，协作机器人企业和3D视觉企业在展示产品的时候，也展示了复合机器人，这些复合机器人均由3D视觉+协作机器人+自主移动机器人组成。

艾利特应用软件工程师刘建树表示，3D视觉+协作机器人+自主移动机器人可以充分发挥各自的优势，具备精准定位、安全性和自主移动性，适用于需要更多灵活性和智能化的制造场景。

遨博深圳区域总经理刘艳介绍，遨博已经创新地将机械臂、2D/3D视觉系统以及自主移动机器人（AMR）控制算法部署于一台中央控制器中，通过统一的机器人控制软件对上述三种设备进行操作，由一套电池-电源系统为三种设备供电，可以节省设备空间。

3D视觉玩家和协作机器人玩家积极推进3D视觉+协作机器人的落地应用，一定程度上有利于激发市场活力，提高两者组合的渗透率，打开机器人+3D视觉背后蕴藏的蓝海市场。

审核编辑 ：李倩