AR工業(yè)方案_AR+工業(yè)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型有什么優(yōu)勢(shì)？

自增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)誕生以來(lái)，產(chǎn)業(yè)一直是其突出的應(yīng)用領(lǐng)域之一。近年來(lái)，隨著便攜式和可穿戴式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的發(fā)展，以及第四次工業(yè)革命(即工業(yè)4.0)帶來(lái)的新挑戰(zhàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的適用性進(jìn)一步擴(kuò)大，以提高產(chǎn)品性能和增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

如今，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)是一個(gè)著名的概念，但它的起源可以追溯到60年代，當(dāng)時(shí)薩瑟蘭提出了第一個(gè)公認(rèn)的AR原型，基于頭戴設(shè)備(HMD)，在1968年。在薩瑟蘭之后，20多年過(guò)去了，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)這個(gè)術(shù)語(yǔ)才由Tom Caudell和David Mizell這兩位受雇于波音公司的科學(xué)家正式創(chuàng)造出來(lái)，他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，目的是簡(jiǎn)化航空公司[9]的制造過(guò)程。AR的概念直到1994年才被Milgram和Kishino正式定義為實(shí)空間、虛空間與混合空間的所有中間形態(tài)之間的關(guān)系。1999年，ARToolKit[1]在SIGGRAPH上公開(kāi)發(fā)布，這是第一次在美國(guó)的研究實(shí)驗(yàn)室之外看到一個(gè)可用的AR系統(tǒng)，這預(yù)示著AR行業(yè)的開(kāi)始，AR行業(yè)在僅僅兩年后就以開(kāi)源軟件的形式發(fā)布了。

直到幾年前，缺乏價(jià)格實(shí)惠的設(shè)備是廣泛采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的主要障礙。如今，移動(dòng)設(shè)備的廣泛應(yīng)用消除了這一限制，因?yàn)?a target="_blank">智能手機(jī)和平板電腦具備開(kāi)發(fā)和部署AR應(yīng)用所需的所有傳感器和處理單元。此外,影響移動(dòng)設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新可以產(chǎn)生新的具有挑戰(zhàn)性的產(chǎn)品,通常被稱為衣物,和行業(yè)推進(jìn)新類別的基于“增大化現(xiàn)實(shí)”技術(shù)的設(shè)備,如Emacula隱形眼鏡Innovega, 3000年Vuzix葉片AR杯或基于“增大化現(xiàn)實(shí)”技術(shù)的游戲設(shè)備。全球增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)發(fā)展迅速，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了不可否認(rèn)的影響。

總的來(lái)說(shuō),基于“增大化現(xiàn)實(shí)”技術(shù)的應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域是相關(guān)的,因?yàn)樗诤艽蟪潭壬咸岣吡?a target="_blank">通信產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)發(fā)展:它有助于識(shí)別和避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤在開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期階段,它能減少物理樣機(jī)的數(shù)量和企業(yè)節(jié)省時(shí)間和成本。在許多工業(yè)應(yīng)用中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)被認(rèn)為是改進(jìn)和加速產(chǎn)品和過(guò)程開(kāi)發(fā)的有價(jià)值的工具。

現(xiàn)在可以確定AR在工業(yè)領(lǐng)域的至少五個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域:人機(jī)協(xié)作、維護(hù)-裝配-維修、培訓(xùn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)和建筑監(jiān)控。在人機(jī)協(xié)作領(lǐng)域，AR被用來(lái)創(chuàng)建與工業(yè)機(jī)器人交互的高效接口。在維護(hù)-組裝-修復(fù)任務(wù)中，AR提高了它們自己的生產(chǎn)率。在培訓(xùn)操作中，用戶可以在AR中找到增強(qiáng)技能的強(qiáng)大解決方案。在產(chǎn)品檢驗(yàn)過(guò)程中，控制人員可以使用功能強(qiáng)大、功能多樣的AR系統(tǒng)來(lái)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目之間的差異。最后，在建筑物監(jiān)控操作中，AR以一種簡(jiǎn)單直觀的方式強(qiáng)調(diào)設(shè)施的任何錯(cuò)誤或偏差。

第四次工業(yè)革命帶來(lái)了新的技術(shù)革命。工業(yè)機(jī)器人的能力在不斷提高，合作交互的能力也越來(lái)越強(qiáng)。操作員需要在一個(gè)安全的環(huán)境中工作，以增強(qiáng)他們對(duì)機(jī)器人的信任。為了創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人與人類并肩工作的系統(tǒng)，必須開(kāi)發(fā)新的接口，以允許用戶以最自然的方式與他們交互。由于這些原因，新的科學(xué)學(xué)科正在出現(xiàn)。人與機(jī)器人協(xié)作(HRC)是一門(mén)新興的科學(xué)學(xué)科，它試圖研究如何利用創(chuàng)新的接口來(lái)提高人與機(jī)器人之間的協(xié)作能力。創(chuàng)造一個(gè)安全可靠的人-機(jī)器人系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的挑戰(zhàn)。人-人協(xié)作系統(tǒng)被認(rèn)為是安全的，因?yàn)橐粋€(gè)人可以自然地理解另一個(gè)人的意圖。在機(jī)器人的例子中，同樣的行為可以提前向用戶展示機(jī)器人在真實(shí)環(huán)境中將要應(yīng)用的動(dòng)作或力量:通過(guò)這種方式，操作者可以清楚地了解機(jī)器人的意圖。AR確實(shí)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的，因?yàn)樗軌蛟谡鎸?shí)的環(huán)境中顯示上下文化的信息，提高操作人員對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。在眾多應(yīng)用中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)很有前途的技術(shù)，它可以增強(qiáng)用戶的理解能力。

在工廠里完成不同的任務(wù)，其中一項(xiàng)是由挑選和放置動(dòng)作或裝配程序來(lái)完成的。這些活動(dòng)通常是由所謂的“手臂機(jī)器人”來(lái)完成的，它們能夠抓取物體并將其放置在特定的區(qū)域。對(duì)于AGV的運(yùn)動(dòng)，提前了解機(jī)器人手臂所走的路徑對(duì)人類預(yù)測(cè)機(jī)器人的意圖至關(guān)重要。一些研究正在探索使用AR來(lái)可視化機(jī)器人手臂在真實(shí)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)。Ameri等人開(kāi)發(fā)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，改善了工人和工業(yè)機(jī)器人之間的互動(dòng)。使用這個(gè)AR界面，工人不僅知道要拿哪個(gè)物體，還知道機(jī)器人要沿著哪個(gè)軌跡:這樣，用戶可以決定取消他們?cè)趫?zhí)行之前給機(jī)器人的錯(cuò)誤命令。

顯示機(jī)器人的意圖信息可以改善協(xié)作系統(tǒng)，但不僅要考慮信息的類型，還要考慮顯示信息的時(shí)間。理解什么時(shí)候必須顯示數(shù)據(jù)是基本的，因?yàn)楣ぷ魅藛T必須在正確的時(shí)間知道正確的信息，以便準(zhǔn)確地理解機(jī)器人在做什么，從而感到安全。E. Ruffaldi等人提出了一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，HRC的工作頭盔中集成了一個(gè)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡，以及一個(gè)用于協(xié)作應(yīng)用的類人機(jī)器人(Baxter機(jī)器人，來(lái)自Rethink Robotics公司的)。作者的目標(biāo)是顯示關(guān)于機(jī)器人在特定時(shí)間正在做什么的信息，而不給操作員帶來(lái)過(guò)多的數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，如果機(jī)器人識(shí)別的對(duì)象在操作者的視野內(nèi)，則在平視顯示中對(duì)該對(duì)象進(jìn)行增強(qiáng)。此外，在末端執(zhí)行器附近放置一個(gè)三維箭頭來(lái)顯示機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向。

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