具身智能浪潮下，工业机械臂走向何方？

机械臂在工业应用中长期被当作一个特定动作的强执行机构使用，这是由工业自动化的需求决定的。定点上下料、搬运、走比较固定的轨迹来焊接、涂胶，这些动作都需要重复性和高精度。因此，一个简单的MCU控制几个电机实现的机械臂，就满足了绝大多数应用场景。看起来，事情会一直这样下去。

但是，在过去几年里，我国的离散制造行业发生了深刻的变化，这些变化是由外部需求决定的。 随着人们对个性化的需求越来越高，普通流程化制造的商品越来越难以满足市场 ，小批量、多品种的趋势席卷了 汽车 、电子、 家电 等各类消费品。而作为生产商，为了满足这个需求，则不断的更新和升级产线布局。制造岛、集中的生产单元更符合新时代特征，可以更柔性的处理线上的生产需求。但是， 这也对原来的自动化设备提出了新的要求 。

一个基本的需求是加上视觉 。这件事情从2000年后其实发展的很好，尤其是最近七八年，在深度学习的加持下更是百花齐放。 利用视觉的能力动态调整目标点位或目标轨迹，为产线加上一些柔性 ，但这仍然远远不够。一个典型的视觉系统包括摄像头、图像处理单元（放置于上位机）、上位机控制器和执行机构。摄像头负责捕捉环境图像，图像处理单元进行图像分析和处理，上位机控制器根据处理结果生成运动指令，执行机构则根据指令完成相应的动作。

图1 传统机器视觉和机器人系统的结合

在这样的系统里， 相机和运动机构以一种低效的方式耦合在一起 ，且方案通常由不同的供应商提供。这会被当作一个非标自动化项目进行实施，工业用户经常被这种项目的交付和性能所折磨，但市场上并没有更好的方案。

随着芯片能力的不断上升，时至2024年， 融合了MCU能力的SOC功能 已经非常强大， 集合了算力、感知、驱控的一体化设备 ， 在功能性和成本上最终会碾压传统方案 。工业机械臂这一个发展数十年、创造了无数工业奇迹的物种将被新的物种所取代，所需要做的仅仅是把传统运控芯片换成差不多价钱的现代SOC芯片，再加上强大的软件能力。这样一来，机械臂也迎来了自己的iphone时刻，凡是没有能力把感知、驱动、控制、算法、云服务等技术融合在一个硬件设备里的机械臂厂商将被定义为传统厂商，而崭新的赛道正在闪着金光。

图2 新形态视觉机器人系统结构图

微亿智造把这种新形态叫做具身智能工业机器人 ，它的智能性和控制方式基本上已经和传统自动化没什么关系了，而是 为了视觉和智能而生的新形态工业机器人 ，它具备了以下特征：

1.  实时视觉伺服

系统需要处理大量的图像数据 ， 并在极短时间内作出决策 ，这对系统的处理能力和算法效率提出了极高要求。理论上，在一个软硬件各模块时间同步的系统里，处理能力起码达到30fps，是对这个系统的基本要求。系统采用视觉作为位置环控制的主要方式，可以认为是真正的视觉伺服。 微亿智造所开发的机器人系统程序高效的调度感知、运控、模型，可实现视觉驱动的操作 。相对于传统的机器视觉方案，其精度和动态能力得到了比较大的加强。

图3 通过视觉伺服实现复杂场景下的避障及抓取

2.  高智能性

工业环境中任务是简单的，环境是基本固定的，但 强调的是对任务的智能切换和自然指令的追随 ，这就对模型和感知提出更高的要求。尤其是工业环境强调mm级以上的感知能力，这一点和家庭服务场景拉开了差距。这种高智能性也对本体减少了依赖，更加符合具身智能概念。 微亿智造关注通用的工艺任务，以加强对任务理解的智能性 ，使机械臂够持续跟踪任务，切换任务。

图4 动态场景下的多臂协同实现对任务的智能切换

3.  多传感器融合

除摄像头，融合其他传感器（如力传感器、激光传感器等）将增强系统的环境感知能力。 多传感器融合技术可以提供更全面和精确的环境信息 ，使机器人在复杂环境中具备更高的适应性和鲁棒性。尤其是大量基础算法都应该是融合图像和力传感信号的多模态算法。 微亿智造将图像和力作为主要的感知数据源，积累了大量工艺数据，并训练专有的工艺模型 ，将工艺算法化、平台化，改善了目前经验数据散落在现场的现状。

图5 基于机器视觉的机器人柔性打磨

4.  强服务属性

硬件高度集成化，也改变了这个物种的技术需求 。传统的技术实施需要下游服务商的角色，而新时代的机器人把更多的责任集中在本体上，意味着本体需要对现场服务兜底， 更多的软件服务和云服务将成为本体的必备能力 。这对于传统本体厂商无疑是一个巨大挑战。

从传统视觉系统加机械臂到新一代的具身智能工业机器人，意味着机器人对工业用户的服务链条缩短，将会大大打开工业智造的自动化市场。从技术上说，这又是一个重走自动驾驶发展路线的崭新赛道，也是AI向底层扩展触手的必然道路。无论是需求还是技术本身的浪潮，都决定了新的工业基础生产力将迎来大发展！