夜班工人难招，已经成为了所有制造工厂共同的痛点。夜班对人的身体健康伤害很大，愿意上夜班的工人越来越少，工资也越涨越高，工厂的成本压力越来越大。现在，随着AI视觉技术和机器人技术的成熟，越来越多的工厂开始实现夜班的全无人化生产。白天有工人在现场进行调试和辅助，到了晚上，工人下班，机器自动开工，整个晚上安安静静地生产，不需要任何人在现场。顺纬科技最新展示的AI视觉引导抓取方案，就是这个趋势的典型代表。

AI视觉引导抓取系统的设计，和传统的工业自动化设备有本质的区别。传统的自动化设备，都是针对特定的产品专门设计的，产品型号一变，整个产线就要重新改，重新调试。但是现在的柔性制造要求，同一条产线，经常要同时生产好多种不同的产品，产品换型要快，最好几分钟就能完成切换。这就要求视觉引导系统，不能还像以前那样，需要专业的工程师花好几天去标定、去调试。我们在设计新一代3D视觉抓取系统的过程中，最深刻的体会就是——易用性，是这套系统能不能真正大规模普及的关键。

首先就是视觉系统本身的精度和鲁棒性。传统的2D视觉，对光照、环境非常敏感，车间里的灯开和关，产品上有点灰尘，都有可能导致识别失败。我们采用了最新的结构光3D视觉方案，直接获取视野内所有物体的三维点云数据。不仅可以知道物体在哪里，还知道物体的形状和姿态。对光照变化不敏感，也不需要专门的打光，车间里普通的照明就足够了。即使产品表面有灰尘、有油污、甚至有轻度的遮挡，也可以准确地识别和定位。抓取成功率可以稳定在99.9%以上，一千次抓取才可能失败一次，完全达到了可以无人值守运行的水平。

部署和标定的便捷性是我们重点优化的方向。传统的视觉引导系统，部署调试非常复杂，需要非常专业的工程师，相机和机器人之间的手眼标定，就要花好几天的时间，普通的工厂工人根本玩不转。我们把整个标定过程完全自动化了。用户只需要按照提示，让机器人走到几个指定的位置，剩下的标定工作全部由算法自动完成。十几分钟就可以完成整套系统的部署和标定，完全不需要专业的视觉工程师。普通的设备维护工程师，简单培训一下，就可以独立完成整套系统的安装调试。这就大大降低了系统的使用门槛，也大大降低了工厂的运维成本。

产品换型的便捷性更是我们的核心优势。很多工厂，同一条产线，可能今天生产A产品，明天生产B产品，后天又生产C产品。如果每次换产品都要重新调试视觉系统，那黄花菜都凉了。我们的系统支持一键换型。新的产品，只需要放一个样品在相机下面，系统会自动扫描生成产品的三维模型，自动规划最佳的抓取点和抓取姿态。整个过程只需要几分钟，完全不需要人工去写代码或者调试参数。工厂的生产调度灵活性大大提高，真正实现了柔性制造。

外观设计上，我们采用了极简、工业风的设计语言。整套系统的硬件，其实就是一个安装在支架上的工业相机加一个图像处理单元。我们把它们设计得非常简洁、非常紧凑。工业相机本身就是一个简洁的黑色方块，没有多余的结构和装饰。处理器单元是一个标准的工业机箱，可以很方便地安装在电控柜里。所有的连接线都是标准的工业线缆，接口都是防呆的，不会插错。整体看起来非常专业，非常可靠，放在工厂里，和其他的工业设备放在一起，风格非常协调。

结构设计上，我们充分考虑了工业现场的安装需求。视觉相机的安装支架，我们设计成了非常灵活的模块化结构。可以吊装，可以侧装，可以立装，可以安装在任何角度，任何位置。支架各个关节都可以锁紧，调整好位置之后，锁紧就不会再动了。还有专门的标定工具，都整合在支架上，需要标定的时候拿下来就可以用，用完了可以放回原位，不容易弄丢。所有的部件都做了防呆设计，安装的时候不会装反，也不会装错。

可靠性和环境适应性设计也是重点。工业现场的环境非常复杂，有各种振动、粉尘、温度变化。我们的整套系统，所有部件都是工业级的选型。相机的防护等级是IP65，不怕粉尘不怕水溅。处理器单元也是工业级的，可以在0到55度的温度范围内稳定工作。整个系统没有任何易损件，正常使用，五到十年都不会出问题。而且我们做了大量的抗干扰设计，不管是变频器的电磁干扰，还是电焊机的脉冲干扰，都不会影响系统的正常运行。在最恶劣的工业环境下，也可以24小时不间断稳定工作。

功能与形式的平衡在工业自动化设备设计中体现得非常直接。对于工厂客户来说，这套系统最核心的价值，就是可以7乘24小时不间断地稳定运行，替代人工，降低成本。所有的设计决策，都必须围绕这个核心目标来做。所以我们不会为了好看去增加任何不必要的结构，也不会为了花哨的功能去牺牲系统的稳定性。最终呈现出来的外观，就是简洁、直接、坚固、可靠。这种功能性的设计本身，就形成了一种非常独特的工业美感。

技术与艺术的融合在工业装备上有着自己独特的表现方式。工业产品的美，不在于多么花哨的造型，而在于它解决问题的方式，在于它运行的流畅和优雅。当你看到一套视觉引导系统，不需要人工干预，机器人就可以准确地把杂乱无章的零件一个一个抓起来，准确地放到指定的位置，一个晚上几千次抓取，零失误，那种流畅和精确，本身就是一种美。这种建立在技术成熟度之上的可靠感和稳定感，就是工业产品最高级的美感。

传统与创新的平衡在工业自动化行业尤为重要。工业机器人已经存在了几十年，有非常成熟的生态和标准。几乎所有的工厂，现在都已经在用工业机器人了。如果我们的视觉系统，要求用户把现有的机器人全部换掉，那推广的成本会非常高，几乎是不可能的。所以我们从设计之初，就把兼容性放在了非常重要的位置。我们的系统支持市面上几乎所有主流品牌的工业机器人，不管用户现在用的是哪个牌子的机器人，都可以无缝地加上我们的视觉系统，不需要更换机器人。在保护用户现有投资的基础上，为用户创造新的价值，这才是真正有价值的创新。

从产品系统设计的角度看，视觉系统本身只是整个自动化解决方案的一部分。客户买的不是一个相机，也不是一套软件，而是一整套可以自动抓取、自动分拣的解决方案。所以我们的产品，除了硬件和软件之外，还包含了完整的工程实施工具和标准的作业流程。我们把整个项目的实施过程，尽可能地标准化、流程化。合作伙伴只需要按照我们的标准流程去做，就可以高质量地完成项目实施，不需要有多么资深的专家。通过这种方式，我们可以快速地把这套系统复制到千千万万个工厂里去。

易用与专业的平衡是工业智能产品设计的永恒课题。对于工厂的普通工人来说，他们不需要懂视觉算法，也不需要懂机器人编程，他们只需要会按几个按钮就可以了。所以我们的操作界面设计得非常简单，就几个按钮：启动、停止、换型。没有任何复杂的设置。但是对于系统集成商和高级工程师来说，我们也提供了非常丰富的高级功能，可以深入调整各种参数，可以自定义逻辑，可以开发各种定制化的功能。不同的用户，各取所需。

AI视觉技术和机器人技术的深度融合，正在开启一个新的工业自动化时代。过去很多只能靠人来做的工作，现在都可以由机器来做了。不仅是简单重复的体力劳动，很多需要眼力、需要判断力的工作，机器现在也可以做得比人更好，更稳定，而且还不会疲劳，不会走神，可以24小时不间断地工作。越来越多的工厂会实现关灯生产，夜班不再需要工人。不仅解决了招工难的问题，也大大提升了生产效率，降低了生产成本。中国制造业的竞争力，也会因此再上一个新的台阶。

设计心理学在工业场景的应用，更多的是面向客户的工程师和运维人员。对于他们来说，最头疼的事情就是设备出了问题，不知道问题出在哪里，不知道怎么排查，怎么解决。所以我们在设计的时候，非常重视系统的可诊断性和问题的透明化。系统运行的每一步状态，都有明确的提示。如果出了问题，系统会明确地告诉你，是什么问题，可能是什么原因造成的，建议你怎么解决。不会出现莫名其妙的错误代码，让用户自己去猜。让用户用起来心里有底，遇到问题也不慌，这就是最好的用户体验。

未来的工业视觉系统会朝着更智能、更通用、更傻瓜式的方向发展。现在的系统，还是需要针对不同的应用场景做一些配置和调试。未来的视觉系统会越来越通用，越来越智能。你把它装在机器人上面，告诉它要做什么，它自己就会去看，自己就会去理解这个场景，自己就会规划怎么完成任务。不需要人工去标定，也不需要人工去做专门的训练。任何一个工厂，买回来插上线就可以用。到那个时候，智能视觉就会像今天的电机和传感器一样，成为所有工业设备的标配功能。

工业设计在制造业智能化升级的进程中扮演着越来越重要的角色。过去，工业自动化产品的设计，基本上都是工程师思维，功能做出来就行了，好不好用不管，用户不会用，厂家派工程师去现场培训。现在，大家越来越意识到，产品的易用性本身，就是产品核心竞争力最重要的组成部分。产品越容易部署，越容易使用，运维成本越低，用户的接受度就越高。好的工业设计，就是把复杂的技术封装起来，把最简单、最直观的界面留给用户。我们设计师正在用自己的工作，让最先进的人工智能技术，真正走进千千万万个普通的工厂。