乐鱼官网入口网页版中国空间站机械臂—机器视觉与人工智能的集大成者冲天而起、精准入轨、交会对接形成组合体、航天员进入核心舱进行太空作业和空间实验,神舟十二号飞行任务实施可谓行云流水、一气呵成,让密切关注的国人荡气回肠,自豪之情油然而生。
随着后续航天任务密集实施,中国“天宫”呼之欲出。作为新时代的航天“宠儿”,“天宫”集现代科技之大成,应用了一批当今先进的科技成果,而空间站上的智能机械臂无疑是其中最值得称道的科技之一。
中国空间站前期验证的三大关键技术之一,便是智能机械臂技术。而作为机械臂“慧眼”的视觉系统,其使用的双目相机提供类似人眼的立体成像效果,以此引导机械臂进行无人快速交会对接等需要精密配合且零失误完成的任务。
在中国空间站一步步“搭积木”的过程中,在智能机械臂视觉系统引导下的空间快速交会对接是不可或缺的关键技术。无论是装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救,这项技术都是实现它们的先决条件。
在我国空间站的建设和运行中,将会有从大到小的几种不同机械臂协同配合,大显身手。其中乐鱼官网,整个空间站最大型的主机械臂是”天和“核心舱机械臂。这条机械臂主要承担着舱段转位乐鱼官网、悬停飞行器捕获和辅助对接等多种重要任务,其中每一项都离不开视觉系统,才能进行不能容许任何失误的精密配合。
与手臂一样,这条机械臂分为肩部、肘部、腕部三个活动部位,三个部位各配置一台视觉相机,肩部与腕部视觉相机是双目手眼相机,它可以在10米范围内呈现出人眼立体成像效果。
视觉系统就好比机械臂的“慧眼”,用于感知各类环境信息并借助机器视觉技术进行精准的空间快速交会对接,其中最主要的是机械臂的末端执行器与舱体的目标适配器之间的对接。
机械臂的肩部与腕部各有3个关节,肘部一个关节,具备七自由度运动能力。肩部与腕部末端各配置一部末端执行器。在“天宫”空间站“天和一号”核心舱、“问天号”实验舱、“梦天号”实验舱三大舱体表面均配置有多个目标适配器。
此次神舟十二号任务,“天和”核心舱的机械臂将助三名航天员一臂之力,让航天员实现人机协同,能在较短的时间内实现较远距离的移动,到达空间站的任何一个角落。
无论是取回放置在舱外的科学实验仪器,还是对“天和”核心舱实现全方位的肉眼检查,机械臂的加入都将令这些操作变得十分轻松且方便。
中国机器视觉起步要晚于全球,早期以代理海外品牌产品为主。进入本世纪后,随着中国制造业的快速发展,本土机器视觉企业也进入了跨越式发展阶段,市场和技术逐步赶超海外。
机器视觉是人工智能范畴最重要的前沿分支,也是智能制造装备的关键零部件。它在工业生产中应用广泛,包括视觉引导与定位、模式有无识别检测、精准测量测距、产品外观检测等。根据赛迪数据显示,2019年,全球工业机器视觉市场规模达80亿美元,中国工业机器视觉市场规模约为139亿元。随着工业数字化、智能化的逐渐深入,工业场景对机器视觉的需求不断增加,推动了机器视觉蓬勃发展。
受益于3C制造、平板显示、汽车、半导体、医药等行业快速迈向智能化、数字化,全球机器视觉市场呈快速增长趋势,2020年市场规模107亿美元,预计2020-2025年将以6.56%的复合增长率增长至147亿美元。
机器视觉的快速发展首先源于先进工业制造业对高精度快速检测的需求。比如在3C电子组装中,传统制造业大量使用人工装配和检测,而先进制造产线则大量使用机器视觉技术完成零件定位、自动组装、自动检测等工序;面板制造由于涉及到微米级的加工制造,因此传统人眼已经无法胜任,必须使用机器视觉技术进行定位、加工和检测,才能保障生产效率和产品良率。其他各行业比如汽车、印刷、电池、玻璃、PCB和工业机器人等均存在大量机器视觉应用场景。
CINNO Research研究表明,全球机器视觉产业已渗透各个细分工业领域,在各行业智能制造工厂中,存在大量使用机器视觉技术的智能装备,可以完成包括但不限于自动搬运、自动装配、自动检测等工艺。以3C电子、面板制造、半导体、印刷等机器视觉主要应用市场为例,2020年全球机器视觉产业规模已超过100亿美金, 智能装备市场规模超过1,000亿美金,而使用这些智能装备生产制造并销售各类产品的行业产值则超过两万亿美金,机器视觉技术可以百倍杠杆撬动智能制造产业发展。机器视觉技术作为智能制造核心底层技术,持续推动着工业4.0在全行业渗透,并赋予智能制造设备产业以更广阔的发展空间。
近年来,国家政府先后出台了多项政策推动数字化,人工智能等高科技产业发展。地方政府也根据自身产业特点推行了相关方案,加速“中国制造”向“中国智造”的转变。这一系列的政策直接或间接的支持了以机器视觉为代表的智能制造细分领域,主要的发展规划及产业政策包括《国家智能制造标准体系建设指南》、《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》、《装备制造业标准化和质量提升规划》、《“十三五”国家科技创新规划》等。
随着我国配套基础设施建设不断完善,制造业总体规模持续扩大,各个行业对自动化和智能化生产的需求日益增多。依托于机器视觉技术的定位、识别、监测、测量功能,可以极大的降低人眼工作的限制,尽早实现要素驱动和产业升级。
机器视觉应用领域广阔,发展空间巨大。横向上,机器视觉的应用将渗透至更多行业领域;纵向上,机器视觉在现有领域的深度拓展将带来新的行业增长,以手机的生产制造为例乐鱼官网,机器视觉已经几乎应用于零件、模组到整机等各个生产环节。
当前,国际竞争形势严峻,全球机器视觉行业呈现两强对峙的状态,而中国正成为世界机器视觉产业发展最活跃的地区之一。未来,得益于经济持续稳定发展、产业结构转型升级、制造业自动化及智能化进程加速、行业内企业自主研发能力增强、机器视觉产品应用领域的拓宽等因素,中国的机器视觉行业规模将进一步增长,机器视觉行业将是蓝海。
展望未来,受益于“新基建”投资加大,中国制造业总体规模持续扩大、智能化水平不断提高,以及相关政策利好等因素,预计中国机器视觉市场规模将保持快速增长。