通脹高企、勞動力成本上升、用工荒、能源危機、混合辦公等因素，2022年制造業(yè)經(jīng)歷了明顯的動蕩。雖然部分問題已經(jīng)開始緩解，但預(yù)計2023年對制造業(yè)來說仍然是充滿挑戰(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，每個人都必須做好準備》，列出了制造業(yè)的幾個關(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。數(shù)字化轉(zhuǎn)型和工業(yè) 4.0 多年來一直是一個流行詞。然而，盡管名稱很花哨，但數(shù)字化轉(zhuǎn)型對于制造商來說往往是一個模糊的概念。我們?yōu)閿?shù)字化制造可以解構(gòu)為兩大主題：安全的人機交互（HRI）以實現(xiàn)更高的生產(chǎn)力和提高材料和貨物運輸的自主移動水平。這些主題最終是由尖端傳感器技術(shù)實現(xiàn)的。

傳感器在實現(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)用場景和功能：

（1）數(shù)據(jù)采集

質(zhì)量監(jiān)控：傳感器可以實時監(jiān)測產(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)量標準。

設(shè)備健康監(jiān)測：通過振動、溫度和聲音傳感器，可以實時了解機器的運行狀態(tài)，從而預(yù)防故障。

（2）自動化與控制

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。

自動控制系統(tǒng)：在一個集成的環(huán)境中，傳感器可以自動控制設(shè)備（例如：自動關(guān)閉/啟動機器、調(diào)整生產(chǎn)速度等）。

（3）實時監(jiān)控與決策

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

數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策：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，何時進行維護等。

（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，識別浪費的區(qū)域，并自動調(diào)整以節(jié)省能源。

廢物減少：通過實時監(jiān)控，傳感器有助于識別和減少廢物和排放。

（5）供應(yīng)鏈與物流

實時追蹤：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)的實時信息。

庫存管理：通過傳感器，可以更準確地了解庫存量和需求，從而優(yōu)化庫存。

（6）安全性

環(huán)境監(jiān)控：例如，有毒氣體或危險化學(xué)品的泄漏可以通過氣體傳感器實時檢測。

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。

安全的人機交互可實現(xiàn)更高的生產(chǎn)力

在制造業(yè)中使用機器人/機器時，安全始終是首要任務(wù)。機器人可能會給工人帶來多種危險。例如，雖然工業(yè)機器人被設(shè)計為在與人類保持安全距離的情況下運行，但這些設(shè)備傳統(tǒng)上缺乏識別鄰近人類所需的感官技能。近年來，隨著協(xié)作機器人（cobots）的快速采用，人類操作員直接暴露在機器人的工作空間中，這可能會導(dǎo)致進一步的碰撞、風(fēng)險和危險。為了減輕安全問題，IDTechEx 已經(jīng)在機器人上安裝了多種傳感器，例如力和扭矩傳感器、激光雷達和觸覺傳感器，以使其具有更好的環(huán)境感知和避碰能力。傳感器在機器人中的關(guān)鍵應(yīng)用之一是接近檢測和碰撞檢測。接近檢測可以使用光電傳感器（光電圍欄）、激光雷達、電容式接近傳感器來實現(xiàn)。光電傳感器/光幕可以成為工業(yè)機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)操作人員進入或被防護網(wǎng)阻擋時，光接收電路通過內(nèi)部控制電路做出應(yīng)答，向機器輸出信號，使機器減慢或停止運行，從而防止?jié)撛诘臐撛谖ｋU的發(fā)生。碰撞。

相比之下，在碰撞檢測方面，協(xié)作機器人通常使用力和扭矩傳感器。與工業(yè)機器人不同，協(xié)作機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)作機器人的關(guān)節(jié)處至少配備了一個力/扭矩 (F/T) 傳感器。F/T 傳感器有兩個主要功能，包括力測量和碰撞檢測。F/T 傳感器通常安裝在機器人末端執(zhí)行器周圍以測量力。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，傳感器檢測到的力或扭矩將超過預(yù)先設(shè)定的范圍，從而通知機器人停止運行。隨著HRI安全要求的不斷提高，預(yù)計將安裝更多的 F/T 傳感器。大多數(shù)協(xié)作機器人在此階段安裝了一個 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)作機器人 OEM（例如 Franka Emika）開始在所有關(guān)節(jié)上采用更多扭矩傳感器，以實現(xiàn)更好的力控制和碰撞檢測。

提高自主移動水平

自主移動性是機器人自主性最重要的部分之一。自主移動要求機器人具有導(dǎo)航、定位和避障的能力。在制造業(yè)背景下，移動機器人，特別是自動導(dǎo)引車（AGV）和自主移動機器人（AMR）將用于物料運輸。移動機器人的自主移動功能是通過激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器等傳感器實現(xiàn)的。不同的傳感器各有優(yōu)點和缺點，在現(xiàn)實中，多個傳感器通常相互組合使用，以達到最佳的整體性能。例如，激光雷達相對易于使用，并且不受惡劣天氣的影響。然而，激光雷達通常成本較高。相比之下，攝像頭或圖像傳感器是唯一可用于物體分類/識別的傳感器，但在惡劣天氣或能見度有限的情況下，它們的性能較差。在制造業(yè)方面，攝像頭將被越來越多地采用，因為這些機器人往往在控制良好、光照穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境中工作。現(xiàn)階段，制造業(yè)中的許多室內(nèi)AGV都可以實現(xiàn)3級自主，這意味著機器人車載系統(tǒng)可以實現(xiàn)大部分自動駕駛?cè)蝿?wù)，并且一名操作員可以同時監(jiān)控多臺AGV。隨著 4 級和更高級別自主化的趨勢，將會采用更強大的傳感器。