關(guān)于機(jī)器人的五大感知器官

手機(jī)、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人眼睛里的隱藏王者，華為、小米的視覺(jué)供應(yīng)商，這家隱形冠軍現(xiàn)在也開(kāi)始在機(jī)器人行業(yè)發(fā)力，將延伸人類感官？

華為、VIVO、小米、魅族，這些市場(chǎng)上你能找到的手機(jī)品牌，其鏡頭都能在舜宇光學(xué)的展示廳看到，這些輪換坐在手機(jī)銷(xiāo)量王座上的企業(yè)，產(chǎn)品供應(yīng)鏈背后往往也有著一個(gè)個(gè)隱形王者，他們只是這些知名企業(yè)的配角，看似不起眼，但卻是任何知名企業(yè)都無(wú)法忽視的存在。

作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的光學(xué)產(chǎn)品制造集團(tuán)，成立于1984年的舜宇，名字也并沒(méi)有為太多行外人所得知，這個(gè)為浙江省余姚市貢獻(xiàn)了不菲稅收的企業(yè)，經(jīng)營(yíng)著數(shù)個(gè)全球銷(xiāo)量第一第二的產(chǎn)品，卻堅(jiān)定不移實(shí)施著名配角戰(zhàn)略，始終藏在知名企業(yè)耀眼的光環(huán)背后。這些產(chǎn)品往往只是人們某個(gè)日常消費(fèi)品的零部件，例如手機(jī)鏡頭，例如玻璃鏡片，雖然不起眼，但舜宇卻將它們做到了全球這行業(yè)的單項(xiàng)冠軍。

機(jī)器人行業(yè)是2014年以來(lái)舜宇選擇朝著千億級(jí)宏偉目標(biāo)邁進(jìn)的關(guān)鍵，也是舜宇從光學(xué)產(chǎn)品制造商向智能光學(xué)系統(tǒng)方案解決商轉(zhuǎn)變，從儀器產(chǎn)品制造商向系統(tǒng)方案集成商轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略核心。無(wú)人機(jī)、掃地機(jī)器人、倉(cāng)儲(chǔ)物流機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、自動(dòng)駕駛車(chē)輛，這些已經(jīng)在市場(chǎng)上被大量使用的機(jī)器產(chǎn)品，其眼睛就有部分是來(lái)自余姚。經(jīng)過(guò)舜宇集團(tuán)的生產(chǎn)加工線，一步步封裝成為攝像模塊、TOF模塊、車(chē)載HUD、激光雷達(dá)、菲涅爾透鏡等等，然后再由品牌廠商將他們用在產(chǎn)品最合適的地方，和其他細(xì)小的零部件一起組裝完成后送到消費(fèi)者手中，目前許多企業(yè)的機(jī)器人都有用著舜宇的眼睛。

如今，舜宇看到了機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的瓶頸，即隨著場(chǎng)景的延伸，對(duì)機(jī)器人提出了更柔性化、高速度、高精度的需求。針對(duì)這些問(wèn)題，舜宇將目光放在了LDV激光測(cè)振儀和3D視覺(jué)傳感上，希望借著這類產(chǎn)品的組合解決方案能讓機(jī)器人朝著智能化、柔性化、精準(zhǔn)化邁出更大一步，而舜宇或許也將借助這個(gè)不起眼的零部件，作為配角再次攀登上另一個(gè)高峰。

機(jī)器人的五大感知器官

為什么要通過(guò)LDV激光測(cè)振儀加3D視覺(jué)傳感來(lái)實(shí)現(xiàn)？舜宇意識(shí)到，每一個(gè)從事機(jī)器人生產(chǎn)、研究或者應(yīng)用的人，都無(wú)不為人類自身的神奇而感慨，感慨的原因大多來(lái)自于人類的五大感知器官視覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)，共同促使人類能在更多的應(yīng)用場(chǎng)景下完美而精細(xì)地完成工作。而想要用機(jī)器人取代人類完成大部分工作，無(wú)論是讓機(jī)器人去進(jìn)行簡(jiǎn)單重復(fù)精度高的工種，還是想讓機(jī)器人真正能走進(jìn)千家萬(wàn)戶，最大的阻礙往往都是在于如何讓機(jī)器人擁有和人類一般的感知系統(tǒng)，只有具備了更高級(jí)別的感知，機(jī)器人才能更加柔性，更易交互，也更容易精細(xì)化。

機(jī)器視覺(jué)和傳感器的應(yīng)用就使得機(jī)器人的發(fā)展邁出了關(guān)鍵一步，人的五大感知器官與機(jī)器人感知器官對(duì)應(yīng)的就是傳統(tǒng)的光學(xué)圖像傳感器，力傳感器等，具有視覺(jué)和力傳感器的機(jī)器人能夠看見(jiàn)，能夠以較慢速度和物體接觸，能觸碰更細(xì)微的表面，這使得其更加容易和人類進(jìn)行交互。

在目前，3D視覺(jué)技術(shù)一度被公認(rèn)為是具備提升機(jī)器人能力、擴(kuò)充應(yīng)用場(chǎng)景的關(guān)鍵，其原理主要利用光學(xué)成像，結(jié)構(gòu)光、ToF三種原理，使得機(jī)器人能夠以一種三維的形態(tài)“看見(jiàn)”和理解事物，從而讓機(jī)器人具備更高的能動(dòng)性，集成商讓機(jī)器人看見(jiàn)物體的同時(shí)與力傳感器等進(jìn)行結(jié)合，以此讓機(jī)器人能夠完成較為基礎(chǔ)的柔性化生產(chǎn)和更多應(yīng)用。

目前視覺(jué)感知系統(tǒng)在人臉識(shí)別、服務(wù)機(jī)器人、物體識(shí)別領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始大量應(yīng)用，但新的問(wèn)題出現(xiàn)了，視覺(jué)和力傳感器沒(méi)有辦法讓機(jī)器人在更高精度、高速度上一個(gè)臺(tái)階，更別談超越人類，這就使得機(jī)器人在醫(yī)療、超精密加工等行業(yè)的表現(xiàn)并不盡如人意，更遑論機(jī)器人超越人進(jìn)行更高柔性化的作業(yè)，以及最終與人類在生活中進(jìn)行交互。

激光測(cè)振傳感將打破界限

如今在機(jī)器人下游應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)有企業(yè)發(fā)現(xiàn)了單純的視覺(jué)、力覺(jué)等檢測(cè)方式存在的瓶頸問(wèn)題，例如機(jī)床刀具磨損診斷、電機(jī)生產(chǎn)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷，壓縮機(jī)的生產(chǎn)線，電力蓄電機(jī)超聲波檢測(cè)等場(chǎng)景下對(duì)于監(jiān)測(cè)都有應(yīng)用需求，但因?yàn)檫@些行業(yè)的機(jī)器換人需求點(diǎn)主要集中在質(zhì)量檢驗(yàn)、噪聲監(jiān)測(cè)、定位導(dǎo)航精度判斷、測(cè)量識(shí)別、機(jī)器維護(hù)，這些需求往往無(wú)法通過(guò)視覺(jué)和力覺(jué)等物體表面檢測(cè)完成，對(duì)于質(zhì)量的高精度要求往往只能還是通過(guò)人工進(jìn)行，這使得這些場(chǎng)景下企業(yè)很難進(jìn)行機(jī)器人的換代，同時(shí)也難以獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更好的產(chǎn)線數(shù)據(jù)化升級(jí)。

但在目前工業(yè)4.0大環(huán)境下，各大企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重視度都在不斷提高，企業(yè)紛紛開(kāi)始考慮如何為了實(shí)現(xiàn)這類產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)化檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)，形成檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成產(chǎn)品數(shù)據(jù)可追溯以及實(shí)現(xiàn)數(shù)字化檢測(cè)升級(jí)，提高產(chǎn)品生產(chǎn)檢驗(yàn)效率，一部分企業(yè)開(kāi)始將目光對(duì)準(zhǔn)了激光測(cè)振儀。

激光測(cè)振原理是在視覺(jué)基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，其是利用非接觸測(cè)量方式，將激光多幅頻率的原理與激光干涉技術(shù)提取物體振動(dòng)速度原理結(jié)合，利用外差干涉使得物體運(yùn)動(dòng)精度達(dá)到納米級(jí)，從而以此突破人類所能看到聽(tīng)見(jiàn)的極限。這為智能制造、電力系統(tǒng)巡檢機(jī)器人、交通運(yùn)輸以及醫(yī)療等高精密度的場(chǎng)景都提供了另外一種可行新思路。

在目前，許多機(jī)器人頭部生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始嘗試將舜宇光學(xué)的LDV應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人的檢測(cè)中，用以整機(jī)性能監(jiān)控、機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)、核心零部件減速機(jī)的精度試驗(yàn)、電機(jī)伺服系統(tǒng)測(cè)試等。

因此，舜宇十分看好LDV激光測(cè)振傳感配合3D視覺(jué)傳感在機(jī)器人上的應(yīng)用，3D視覺(jué)傳感和LDV激光測(cè)振傳感基于本身特性，能使得機(jī)器人真正具備高精度、高速度、非接觸感知的特點(diǎn)，這使得激光測(cè)振傳感能夠在工業(yè)產(chǎn)品、設(shè)備質(zhì)量識(shí)別領(lǐng)域獲得大量應(yīng)用，舜宇認(rèn)為，LDV激光測(cè)振傳感與3D視覺(jué)的結(jié)合，將是人類視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)三種感官的延伸，也將成為未來(lái)機(jī)器人最后一公里更大規(guī)模應(yīng)用的核心。

應(yīng)用愈發(fā)廣泛

現(xiàn)如今，一部分國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的專家學(xué)者也意識(shí)到，智能制造在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工位本質(zhì)和產(chǎn)品零部件本身的檢測(cè)非常重要，在智能制造檢測(cè)是最后一公里。同時(shí)如今國(guó)產(chǎn)機(jī)器人之所以存在的重復(fù)定位精度低、故障率高等問(wèn)題，原因往往是由于減速機(jī)等核心零部件的精度不夠，耦合存在肉眼不可見(jiàn)的細(xì)微間隙，才在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)磨損嚴(yán)重、噪聲等情況。這些問(wèn)題使得國(guó)產(chǎn)核心零部件無(wú)論是在壽命還是精度都與國(guó)外存在一定差距，因此機(jī)器人各個(gè)核心部件動(dòng)態(tài)精度如何提升、運(yùn)行振動(dòng)怎么減少，成了目前公認(rèn)解決核心零部件問(wèn)題的關(guān)鍵。

但傳統(tǒng)振動(dòng)噪聲監(jiān)控受環(huán)境影響大，為了解決傳統(tǒng)振動(dòng)噪聲監(jiān)控方法的缺點(diǎn)，部分高校和企業(yè)開(kāi)始嘗試采用非接觸的LDV激光測(cè)振與3D視覺(jué)傳感的多傳感融合及智能機(jī)器人技術(shù)，為智能制造領(lǐng)域提供更完善的解決方案。借助激光測(cè)振儀兼具視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)集一體的強(qiáng)大特性，能很好檢測(cè)出人工肉眼感知不到的細(xì)微差距，確保核心零部件的出產(chǎn)穩(wěn)定性，幫助企業(yè)分辨出核心零部件之間存在的振動(dòng)速度、位移、頻率的細(xì)微差距，從而使得機(jī)器人在精度和壽命上能夠更進(jìn)一步，國(guó)產(chǎn)核心零部件的問(wèn)題也逐漸能因此得到解決。

同時(shí)，因?yàn)榧す鉁y(cè)振具有非接觸、遠(yuǎn)距離、高精度、高靈敏度和高頻優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能適用于高溫環(huán)境各種材料，而且不受環(huán)境的電子干擾的影響，因此，激光測(cè)振儀更是使得智能巡檢機(jī)器人有了更好的表現(xiàn)。應(yīng)用激光測(cè)振儀的智能巡檢機(jī)器人測(cè)距范圍可以到300米，速度可以能從靜態(tài)一直到每秒幾十米的移動(dòng)物體，分辨率可以達(dá)到15PM或者更高。

知名的電力巡檢機(jī)器人上市企業(yè)就將舜宇激光測(cè)振儀和巡檢機(jī)器人的結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠泵組實(shí)現(xiàn)非接觸式的檢測(cè)方式，提高測(cè)量精度和效率。通過(guò)將激光測(cè)振儀安裝在巡檢機(jī)器人小車(chē)，還能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)定位測(cè)量點(diǎn)以及自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，這相對(duì)效率較低的人工定位，無(wú)疑更具實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，通過(guò)激光測(cè)振儀，電力巡檢機(jī)器人也能夠完成軸類轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)的直接測(cè)量，相對(duì)于接觸式的間接測(cè)量，通過(guò)激光測(cè)振儀獲取的數(shù)據(jù)精度能夠顯著提升。

除此之外，舜宇光學(xué)針對(duì)目前非?；馃岬?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/1225/" target="_blank">5G智能機(jī)器人，也正在嘗試通過(guò)激光測(cè)振儀做機(jī)器人物聯(lián)網(wǎng)感知光電健康診斷平臺(tái)，平臺(tái)以激光測(cè)振3D視覺(jué)為核心部件，能結(jié)合其他聲音、振動(dòng)、溫度、多種感覺(jué)在5G物聯(lián)網(wǎng)上采集海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行AI人工智能分析，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步提出改善方案，目前在智能制造機(jī)器人、電機(jī)系統(tǒng)、交通、醫(yī)療上都實(shí)現(xiàn)了更多的可能性。
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