通脹高企、勞動(dòng)力成本上升、用工荒、能源危機(jī)、混合辦公等因素，2022年制造業(yè)經(jīng)歷了明顯的動(dòng)蕩。雖然部分問(wèn)題已經(jīng)開(kāi)始緩解，但預(yù)計(jì)2023年對(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō)仍然是充滿挑戰(zhàn)的一年。行業(yè)。

福布斯最近發(fā)表了一篇文章《2023年5大商業(yè)趨勢(shì)，每個(gè)人都必須做好準(zhǔn)備》，列出了制造業(yè)的幾個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)變。制造業(yè)務(wù)中最有趣的轉(zhuǎn)變之一是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型和工業(yè) 4.0 多年來(lái)一直是一個(gè)流行詞。然而，盡管名稱很花哨，但數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)往往是一個(gè)模糊的概念。我們?yōu)閿?shù)字化制造可以解構(gòu)為兩大主題：安全的人機(jī)交互（HRI）以實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)力和提高材料和貨物運(yùn)輸?shù)淖灾饕苿?dòng)水平。這些主題最終是由尖端傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

傳感器在實(shí)現(xiàn)智能工廠和高效制造方面扮演著關(guān)鍵角色。下面是一些主要的應(yīng)用場(chǎng)景和功能：

（1）數(shù)據(jù)采集

質(zhì)量監(jiān)控：傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量，例如溫度、壓力、濕度等，以確保每一件產(chǎn)品都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)備健康監(jiān)測(cè)：通過(guò)振動(dòng)、溫度和聲音傳感器，可以實(shí)時(shí)了解機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，從而預(yù)防故障。

（2）自動(dòng)化與控制

工藝優(yōu)化：傳感器提供的數(shù)據(jù)可以用于優(yōu)化制造流程，降低廢品率和提高生產(chǎn)效率。

自動(dòng)控制系統(tǒng)：在一個(gè)集成的環(huán)境中，傳感器可以自動(dòng)控制設(shè)備（例如：自動(dòng)關(guān)閉/啟動(dòng)機(jī)器、調(diào)整生產(chǎn)速度等）。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)控與決策

遠(yuǎn)程監(jiān)控：傳感器數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)，方便管理人員隨時(shí)了解工廠狀態(tài)。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策：基于收集的數(shù)據(jù)，公司可以做出更加明智的決策，如何分配資源，何時(shí)進(jìn)行維護(hù)等。

（4）可持續(xù)性

能源效率：能源傳感器可以監(jiān)控能源使用情況，識(shí)別浪費(fèi)的區(qū)域，并自動(dòng)調(diào)整以節(jié)省能源。

廢物減少：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控，傳感器有助于識(shí)別和減少?gòu)U物和排放。

（5）供應(yīng)鏈與物流

實(shí)時(shí)追蹤：在供應(yīng)鏈中使用傳感器可以提供關(guān)于物料位置和狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息。

庫(kù)存管理：通過(guò)傳感器，可以更準(zhǔn)確地了解庫(kù)存量和需求，從而優(yōu)化庫(kù)存。

（6）安全性

環(huán)境監(jiān)控：例如，有毒氣體或危險(xiǎn)化學(xué)品的泄漏可以通過(guò)氣體傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)。

人員定位：在緊急情況下，例如火災(zāi)或其他安全事故，傳感器可以快速定位人員，以便于緊急救援。

通過(guò)這些應(yīng)用，傳感器不僅提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還有助于實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)和安全的制造環(huán)境。這正是智能工廠和高效制造所追求的目標(biāo)。

安全的人機(jī)交互可實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)力

在制造業(yè)中使用機(jī)器人/機(jī)器時(shí)，安全始終是首要任務(wù)。機(jī)器人可能會(huì)給工人帶來(lái)多種危險(xiǎn)。例如，雖然工業(yè)機(jī)器人被設(shè)計(jì)為在與人類保持安全距離的情況下運(yùn)行，但這些設(shè)備傳統(tǒng)上缺乏識(shí)別鄰近人類所需的感官技能。近年來(lái)，隨著協(xié)作機(jī)器人（cobots）的快速采用，人類操作員直接暴露在機(jī)器人的工作空間中，這可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的碰撞、風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)。為了減輕安全問(wèn)題，IDTechEx 已經(jīng)在機(jī)器人上安裝了多種傳感器，例如力和扭矩傳感器、激光雷達(dá)和觸覺(jué)傳感器，以使其具有更好的環(huán)境感知和避碰能力。傳感器在機(jī)器人中的關(guān)鍵應(yīng)用之一是接近檢測(cè)和碰撞檢測(cè)。接近檢測(cè)可以使用光電傳感器（光電圍欄）、激光雷達(dá)、電容式接近傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。光電傳感器/光幕可以成為工業(yè)機(jī)器人的理想解決方案。安全光幕由發(fā)射器和接收器組成。發(fā)射器發(fā)射調(diào)制的紅外光，接收器接收該紅外光以產(chǎn)生光束陣列（也稱為光幕）。當(dāng)操作人員進(jìn)入或被防護(hù)網(wǎng)阻擋時(shí)，光接收電路通過(guò)內(nèi)部控制電路做出應(yīng)答，向機(jī)器輸出信號(hào)，使機(jī)器減慢或停止運(yùn)行，從而防止?jié)撛诘臐撛谖ｋU(xiǎn)的發(fā)生。碰撞。

相比之下，在碰撞檢測(cè)方面，協(xié)作機(jī)器人通常使用力和扭矩傳感器。與工業(yè)機(jī)器人不同，協(xié)作機(jī)器人與人類在同一工作空間中工作，這意味著物理光幕/圍欄是不夠的。IDTechEx 注意到，大多數(shù)商業(yè)化協(xié)作機(jī)器人的關(guān)節(jié)處至少配備了一個(gè)力/扭矩 (F/T) 傳感器。F/T 傳感器有兩個(gè)主要功能，包括力測(cè)量和碰撞檢測(cè)。F/T 傳感器通常安裝在機(jī)器人末端執(zhí)行器周圍以測(cè)量力。根據(jù)不同的任務(wù)，需要預(yù)先設(shè)定力的范圍，當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，傳感器檢測(cè)到的力或扭矩將超過(guò)預(yù)先設(shè)定的范圍，從而通知機(jī)器人停止運(yùn)行。隨著HRI安全要求的不斷提高，預(yù)計(jì)將安裝更多的 F/T 傳感器。大多數(shù)協(xié)作機(jī)器人在此階段安裝了一個(gè) F/T 傳感器，通常安裝在末端執(zhí)行器周圍。然而，IDTechEx 注意到，一些協(xié)作機(jī)器人 OEM（例如 Franka Emika）開(kāi)始在所有關(guān)節(jié)上采用更多扭矩傳感器，以實(shí)現(xiàn)更好的力控制和碰撞檢測(cè)。

提高自主移動(dòng)水平

自主移動(dòng)性是機(jī)器人自主性最重要的部分之一。自主移動(dòng)要求機(jī)器人具有導(dǎo)航、定位和避障的能力。在制造業(yè)背景下，移動(dòng)機(jī)器人，特別是自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）和自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）將用于物料運(yùn)輸。移動(dòng)機(jī)器人的自主移動(dòng)功能是通過(guò)激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波傳感器等傳感器實(shí)現(xiàn)的。不同的傳感器各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)中，多個(gè)傳感器通常相互組合使用，以達(dá)到最佳的整體性能。例如，激光雷達(dá)相對(duì)易于使用，并且不受惡劣天氣的影響。然而，激光雷達(dá)通常成本較高。相比之下，攝像頭或圖像傳感器是唯一可用于物體分類/識(shí)別的傳感器，但在惡劣天氣或能見(jiàn)度有限的情況下，它們的性能較差。在制造業(yè)方面，攝像頭將被越來(lái)越多地采用，因?yàn)檫@些機(jī)器人往往在控制良好、光照穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境中工作?，F(xiàn)階段，制造業(yè)中的許多室內(nèi)AGV都可以實(shí)現(xiàn)3級(jí)自主，這意味著機(jī)器人車載系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)大部分自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)，并且一名操作員可以同時(shí)監(jiān)控多臺(tái)AGV。隨著 4 級(jí)和更高級(jí)別自主化的趨勢(shì)，將會(huì)采用更強(qiáng)大的傳感器。