張付德，王振勛

奇瑞汽車股份有限公司 安徽蕪湖 241000

汽車的質(zhì)量檢測(cè)是汽車制造過(guò)程中的重要一環(huán)，現(xiàn)如今的汽車制造廠更加重視汽車產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。在傳統(tǒng)的檢測(cè)方式中多依靠人工檢測(cè)完成，存在主觀性大、作業(yè)強(qiáng)度高、檢測(cè)效率低等問(wèn)題，難以滿足現(xiàn)階段社會(huì)對(duì)整車消費(fèi)的需求。同時(shí)，隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，特別是深度學(xué)習(xí)技術(shù)在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，搭載視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)的協(xié)作機(jī)器人設(shè)備的應(yīng)用逐步成為當(dāng)前汽車廠家質(zhì)量檢測(cè)的有利助手，其應(yīng)用技術(shù)也成為當(dāng)前研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一[1]。例如在汽車的零部件裝配、運(yùn)輸與檢測(cè)中的應(yīng)用等，極大地提升了汽車制造商的生產(chǎn)效率。

汽車產(chǎn)品質(zhì)量的傳統(tǒng)檢測(cè)方式

汽車質(zhì)量檢測(cè)作為整車出廠的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的存在對(duì)于汽車產(chǎn)品的安全性能、使用性能及可靠性等具有重要意義。在傳統(tǒng)的汽車質(zhì)量檢測(cè)中因存在技術(shù)發(fā)展瓶頸，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度不高，檢測(cè)效率較低。一般認(rèn)為傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)方式存在如下問(wèn)題：

1）人工檢測(cè)的工序中對(duì)于檢測(cè)人員的依賴度較高，同時(shí)作業(yè)強(qiáng)度高。當(dāng)工作強(qiáng)度過(guò)大時(shí)，易造成檢測(cè)人員疲乏，造成檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性不高。

2）當(dāng)外觀檢測(cè)中的檢測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，傳統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)因算法等軟件技術(shù)及硬件設(shè)備的應(yīng)用存在一定的限制，難以全部檢測(cè)出產(chǎn)品組成中零部件、材料、外觀等檢測(cè)點(diǎn)的質(zhì)量缺陷。

3）傳統(tǒng)檢測(cè)的設(shè)備維護(hù)與使用成本較高，檢測(cè)耗時(shí)也久，對(duì)于現(xiàn)階段汽車生產(chǎn)的效率要求難以適應(yīng)。

因此，提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)效率，優(yōu)化檢測(cè)設(shè)備與人員作業(yè)方式，并降低企業(yè)生產(chǎn)成本成為眾多汽車制造廠工藝規(guī)劃研究的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

協(xié)作機(jī)器人的研究發(fā)展史

隨著人工智能領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與突破，協(xié)作機(jī)器人的發(fā)展歷經(jīng)多個(gè)階段，在各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用[2，3]，人機(jī)交互的能力在不斷擴(kuò)展，其感知、決策、控制等性能都得到了很大程度上的提升[4]。

從早期的航空軍事到現(xiàn)如今的醫(yī)療、物流、家庭等，協(xié)作機(jī)器人的作業(yè)方式在不斷優(yōu)化，同時(shí)在制造業(yè)中也被廣泛應(yīng)用于裝配、零件搬運(yùn)等，其作業(yè)領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展。它們與工人協(xié)同作業(yè)，提升了企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)于企業(yè)的降本增效起到了推進(jìn)作用。同時(shí)在人類的多樣化的需求及技術(shù)的推進(jìn)下，協(xié)作機(jī)器人的作業(yè)領(lǐng)域還在進(jìn)一步的擴(kuò)展。

協(xié)作機(jī)器人在整車廠中的應(yīng)用狀況

協(xié)作機(jī)器人有眾多類型，按照人員協(xié)助程度可分為直接協(xié)作機(jī)器人、間接協(xié)作機(jī)器人等。對(duì)于不同的作業(yè)對(duì)象與作業(yè)程度，協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用程度也不相同。在汽車產(chǎn)業(yè)的裝配線中，協(xié)作機(jī)器人可以應(yīng)用于零部件的運(yùn)輸、組裝以及加入視覺(jué)系統(tǒng)的檢測(cè)等任務(wù)，極大地減輕了工人作業(yè)負(fù)擔(dān)。對(duì)一些重復(fù)性高、行動(dòng)路線單一的作業(yè)任務(wù)可進(jìn)行直接替代，并結(jié)合人工的高智能性進(jìn)行協(xié)作作業(yè)補(bǔ)充，提升了生產(chǎn)線的作業(yè)效率，促進(jìn)了企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)。

1. 整車外觀檢測(cè)中的協(xié)作機(jī)器人

整車外觀檢測(cè)是汽車生產(chǎn)制造過(guò)程中的關(guān)鍵工序，用以確保整車外觀質(zhì)量。協(xié)作機(jī)器人因本身的輕捷、便利及可持續(xù)性強(qiáng)等特點(diǎn)在整車外觀檢測(cè)中的應(yīng)用在逐步增多，為該領(lǐng)域的檢測(cè)方式帶來(lái)了變革式發(fā)展。圖1所示為某汽車制造廠所采用的整車外觀檢測(cè)方式。

圖1 板鏈上的整車外觀檢測(cè)

圖1中的協(xié)作機(jī)器人通過(guò)搭載視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了整車外觀質(zhì)量自動(dòng)檢查功能。通過(guò)使用協(xié)作機(jī)器人裝載工業(yè)相機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集，并利用相關(guān)智能算法進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別，在很大程度上提高了外觀檢測(cè)的準(zhǔn)確性和作業(yè)效率。傳統(tǒng)的外觀檢測(cè)在很大程度上依賴人工作業(yè)，檢測(cè)結(jié)果很容易受到人主觀因素的影響，存在一定的誤判率并且作業(yè)效率不高。協(xié)作機(jī)器人能夠快速而準(zhǔn)確地捕捉和分析大量的圖像數(shù)據(jù)，減少了人工錯(cuò)誤和漏檢的風(fēng)險(xiǎn)。

協(xié)作機(jī)器人的視覺(jué)檢測(cè)通過(guò)采集和分析檢測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，用以準(zhǔn)確判斷汽車是否存在外觀缺陷，如裝飾標(biāo)志、劃痕、凹陷及顏色不一致等。同時(shí)還能夠識(shí)別潛在的故障，提供故障診斷和解決方案，幫助企業(yè)快速解決生產(chǎn)線上的質(zhì)量問(wèn)題。

圖2所示為整車外觀質(zhì)量檢測(cè)的一般流程，其檢測(cè)流程規(guī)范，實(shí)際效果符合企業(yè)生產(chǎn)節(jié)拍，減少了工人的人為操作，只需檢測(cè)人員在檢測(cè)報(bào)警時(shí)簡(jiǎn)單記錄查看，在很大程度上提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

圖2 整車外觀檢測(cè)流程

協(xié)作機(jī)器人在整車外觀檢測(cè)中的應(yīng)用為汽車制造行業(yè)帶來(lái)無(wú)限可能。它們?cè)谧詣?dòng)化、準(zhǔn)確性和效率方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠有效地減少人工成本、提高企業(yè)生產(chǎn)效率，減少質(zhì)量事故和產(chǎn)品召回的風(fēng)險(xiǎn)。

2.ADAS中的HUD檢測(cè)中協(xié)作機(jī)器人

在汽車駕駛系統(tǒng)中的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistance Systems，ADAS）應(yīng)用在不斷增多，這其中的抬頭顯示（Head-Up Display，HUD）作為一項(xiàng)重要的駕駛輔助技術(shù)，為駕駛員提供實(shí)時(shí)的駕駛信息，HUD技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)更好的駕駛體驗(yàn)，深受用戶喜愛(ài)，因而保證HUD技術(shù)成像的可靠性十分重要。然而在傳統(tǒng)的檢測(cè)方式中，對(duì)于HUD成像檢測(cè)多依賴于人工檢測(cè)，效率較低的同時(shí)檢測(cè)結(jié)果也因人而異，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)不好的影響，急需新的檢測(cè)作業(yè)方式用以保證HUD技術(shù)的可靠性。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，協(xié)作機(jī)器人的出現(xiàn)及應(yīng)用為HUD技術(shù)檢測(cè)提供了新的思路與方式。HUD檢測(cè)的目的是為了確保車載顯示效果的質(zhì)量和可靠性，傳統(tǒng)的HUD檢測(cè)依靠人工來(lái)進(jìn)行目視檢查，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和勞動(dòng)力，同時(shí)對(duì)工人有一定的檢測(cè)技術(shù)要求，生產(chǎn)成本較高。而協(xié)作機(jī)器人在HUD檢測(cè)中的應(yīng)用大大減輕了人工負(fù)擔(dān)，提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性，符合企業(yè)降本增效的要求。

圖3所示是某車企在HUD檢測(cè)中引入的協(xié)作機(jī)器人作業(yè)場(chǎng)景。圖3中的協(xié)作機(jī)器人搭配了高精度的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)HUD的顯示效果進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)的檢測(cè)和評(píng)估。

圖3 應(yīng)用協(xié)作機(jī)器人的車輛HUD檢測(cè)

協(xié)作機(jī)器人通過(guò)對(duì)檢測(cè)到的HUD成像進(jìn)行處理與分析，檢測(cè)其中存在的問(wèn)題，比如圖像的失真、顏色偏差等，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)參考圖進(jìn)行對(duì)比，快速判斷是否存在問(wèn)題，并產(chǎn)生相應(yīng)的指示動(dòng)作。

協(xié)作機(jī)器人在HUD檢測(cè)中的應(yīng)用提高了汽車產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的效率和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了駕駛?cè)说陌踩泻婉{駛體驗(yàn)。通過(guò)自動(dòng)化與智能化的方式減少了人工錯(cuò)檢和漏檢的可能性，從而提高了檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性和一致性。

協(xié)作機(jī)器人在整車制造中應(yīng)用的未來(lái)趨勢(shì)

協(xié)作機(jī)器人在整車制造中的應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的成果，結(jié)合其自身特性與汽車制造相關(guān)要求未來(lái)還將會(huì)有更多的應(yīng)用潛力和發(fā)展空間：

1）未來(lái)，協(xié)作機(jī)器人將更加注重靈活性與適應(yīng)性，使用先進(jìn)的傳感器技術(shù)，如高分辨率相機(jī)、激光雷達(dá)和紅外傳感器等，提高協(xié)作機(jī)器人的感知能力，使其能更準(zhǔn)確地識(shí)別和檢測(cè)到汽車零部件的質(zhì)量問(wèn)題。與此同時(shí)，研究人員還可以探索更多的智能算法，提升協(xié)作機(jī)器人的決策能力，對(duì)檢測(cè)結(jié)果做出更準(zhǔn)確的判斷與響應(yīng)，用以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求。

2）隨著技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)成本的降低，協(xié)作機(jī)器人將可以在整車制造過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，如焊接、涂裝、裝配等領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)整體的自動(dòng)化生產(chǎn)。通過(guò)與工人的協(xié)同作業(yè)，提供更高效、準(zhǔn)確的整車制造解決方案。

3）通過(guò)更加智能、自然的交互界面與工人進(jìn)行協(xié)同工作，協(xié)作機(jī)器人將會(huì)具備更好的語(yǔ)音、姿態(tài)識(shí)別能力，能夠與作業(yè)人員實(shí)現(xiàn)更加直觀、高效的溝通和合作，提高整車制造中的協(xié)同作業(yè)效率和工作效果。

4）在數(shù)據(jù)的收集和分析過(guò)程中，協(xié)作機(jī)器人將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和預(yù)測(cè)性維護(hù)。通過(guò)傳感器和智能算法對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，識(shí)別潛在的問(wèn)題和故障，提供預(yù)測(cè)性維護(hù)和優(yōu)化建議，確保更加高效的整車制造。

未來(lái)，協(xié)作機(jī)器人在整車制造中的應(yīng)用將更加傾向于靈活性、智能等。實(shí)現(xiàn)智能交互和協(xié)同工作，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的優(yōu)化和預(yù)測(cè)性維護(hù)，這些都將會(huì)在未來(lái)推動(dòng)整車制造工藝中的技術(shù)創(chuàng)新和制造優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)汽車行業(yè)整體的工業(yè)制造升級(jí)和進(jìn)步，推向中國(guó)智能制造更快發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用提供了整車質(zhì)量檢測(cè)更加便捷的途徑，提高了企業(yè)生產(chǎn)率。通過(guò)介紹協(xié)作機(jī)器人在汽車外觀檢測(cè)與HUD檢測(cè)中的應(yīng)用狀況，對(duì)協(xié)作機(jī)器人在整車制造中的優(yōu)勢(shì)與未來(lái)應(yīng)用提出發(fā)展方向，有助于汽車行業(yè)及各類制造業(yè)在未來(lái)更加快速地走向智能制造，實(shí)現(xiàn)國(guó)家對(duì)制造業(yè)智能化、自動(dòng)化等的相關(guān)要求。