自增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)誕生以來，產(chǎn)業(yè)一直是其突出的應(yīng)用領(lǐng)域之一。近年來，隨著便攜式和可穿戴式增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備的發(fā)展，以及第四次工業(yè)革命(即工業(yè)4.0)帶來的新挑戰(zhàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的適用性進(jìn)一步擴(kuò)大，以提高產(chǎn)品性能和增強(qiáng)用戶體驗。

如今，增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)是一個著名的概念，但它的起源可以追溯到60年代，當(dāng)時薩瑟蘭提出了第一個公認(rèn)的AR原型，基于頭戴設(shè)備(HMD)，在1968年。在薩瑟蘭之后，20多年過去了，增強(qiáng)現(xiàn)實這個術(shù)語才由Tom Caudell和David Mizell這兩位受雇于波音公司的科學(xué)家正式創(chuàng)造出來，他們開發(fā)了一個實驗性的增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，目的是簡化航空公司[9]的制造過程。AR的概念直到1994年才被Milgram和Kishino正式定義為實空間、虛空間與混合空間的所有中間形態(tài)之間的關(guān)系。1999年，ARToolKit[1]在SIGGRAPH上公開發(fā)布，這是第一次在美國的研究實驗室之外看到一個可用的AR系統(tǒng)，這預(yù)示著AR行業(yè)的開始，AR行業(yè)在僅僅兩年后就以開源軟件的形式發(fā)布了。

直到幾年前，缺乏價格實惠的設(shè)備是廣泛采用增強(qiáng)現(xiàn)實應(yīng)用的主要障礙。如今，移動設(shè)備的廣泛應(yīng)用消除了這一限制，因為智能手機(jī)和平板電腦具備開發(fā)和部署AR應(yīng)用所需的所有傳感器和處理單元。此外,影響移動設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新可以產(chǎn)生新的具有挑戰(zhàn)性的產(chǎn)品,通常被稱為衣物,和行業(yè)推進(jìn)新類別的基于“增大化現(xiàn)實”技術(shù)的設(shè)備,如Emacula隱形眼鏡Innovega, 3000年Vuzix葉片AR杯或基于“增大化現(xiàn)實”技術(shù)的游戲設(shè)備。全球增強(qiáng)現(xiàn)實市場發(fā)展迅速，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的廣泛應(yīng)用對社會產(chǎn)生了不可否認(rèn)的影響。

總的來說,基于“增大化現(xiàn)實”技術(shù)的應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域是相關(guān)的,因為它在很大程度上提高了通信產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)發(fā)展:它有助于識別和避免設(shè)計錯誤在開發(fā)過程的早期階段,它能減少物理樣機(jī)的數(shù)量和企業(yè)節(jié)省時間和成本。在許多工業(yè)應(yīng)用中，增強(qiáng)現(xiàn)實被認(rèn)為是改進(jìn)和加速產(chǎn)品和過程開發(fā)的有價值的工具。

現(xiàn)在可以確定AR在工業(yè)領(lǐng)域的至少五個主要應(yīng)用領(lǐng)域:人機(jī)協(xié)作、維護(hù)-裝配-維修、培訓(xùn)、產(chǎn)品檢驗和建筑監(jiān)控。在人機(jī)協(xié)作領(lǐng)域，AR被用來創(chuàng)建與工業(yè)機(jī)器人交互的高效接口。在維護(hù)-組裝-修復(fù)任務(wù)中，AR提高了它們自己的生產(chǎn)率。在培訓(xùn)操作中，用戶可以在AR中找到增強(qiáng)技能的強(qiáng)大解決方案。在產(chǎn)品檢驗過程中，控制人員可以使用功能強(qiáng)大、功能多樣的AR系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)項目之間的差異。最后，在建筑物監(jiān)控操作中，AR以一種簡單直觀的方式強(qiáng)調(diào)設(shè)施的任何錯誤或偏差。

第四次工業(yè)革命帶來了新的技術(shù)革命。工業(yè)機(jī)器人的能力在不斷提高，合作交互的能力也越來越強(qiáng)。操作員需要在一個安全的環(huán)境中工作，以增強(qiáng)他們對機(jī)器人的信任。為了創(chuàng)建一個機(jī)器人與人類并肩工作的系統(tǒng)，必須開發(fā)新的接口，以允許用戶以最自然的方式與他們交互。由于這些原因，新的科學(xué)學(xué)科正在出現(xiàn)。人與機(jī)器人協(xié)作(HRC)是一門新興的科學(xué)學(xué)科，它試圖研究如何利用創(chuàng)新的接口來提高人與機(jī)器人之間的協(xié)作能力。創(chuàng)造一個安全可靠的人-機(jī)器人系統(tǒng)是一項復(fù)雜的挑戰(zhàn)。人-人協(xié)作系統(tǒng)被認(rèn)為是安全的，因為一個人可以自然地理解另一個人的意圖。在機(jī)器人的例子中，同樣的行為可以提前向用戶展示機(jī)器人在真實環(huán)境中將要應(yīng)用的動作或力量:通過這種方式，操作者可以清楚地了解機(jī)器人的意圖。AR確實可以用來實現(xiàn)這一目的，因為它能夠在真實的環(huán)境中顯示上下文化的信息，提高操作人員對系統(tǒng)的認(rèn)識。在眾多應(yīng)用中，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)是一項很有前途的技術(shù)，它可以增強(qiáng)用戶的理解能力。

在工廠里完成不同的任務(wù)，其中一項是由挑選和放置動作或裝配程序來完成的。這些活動通常是由所謂的“手臂機(jī)器人”來完成的，它們能夠抓取物體并將其放置在特定的區(qū)域。對于AGV的運(yùn)動，提前了解機(jī)器人手臂所走的路徑對人類預(yù)測機(jī)器人的意圖至關(guān)重要。一些研究正在探索使用AR來可視化機(jī)器人手臂在真實環(huán)境中的運(yùn)動。Ameri等人開發(fā)了增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，改善了工人和工業(yè)機(jī)器人之間的互動。使用這個AR界面，工人不僅知道要拿哪個物體，還知道機(jī)器人要沿著哪個軌跡:這樣，用戶可以決定取消他們在執(zhí)行之前給機(jī)器人的錯誤命令。

顯示機(jī)器人的意圖信息可以改善協(xié)作系統(tǒng)，但不僅要考慮信息的類型，還要考慮顯示信息的時間。理解什么時候必須顯示數(shù)據(jù)是基本的，因為工作人員必須在正確的時間知道正確的信息，以便準(zhǔn)確地理解機(jī)器人在做什么，從而感到安全。E. Ruffaldi等人提出了一個系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，HRC的工作頭盔中集成了一個立體增強(qiáng)現(xiàn)實眼鏡，以及一個用于協(xié)作應(yīng)用的類人機(jī)器人(Baxter機(jī)器人，來自Rethink Robotics公司的)。作者的目標(biāo)是顯示關(guān)于機(jī)器人在特定時間正在做什么的信息，而不給操作員帶來過多的數(shù)據(jù)。具體來說，如果機(jī)器人識別的對象在操作者的視野內(nèi)，則在平視顯示中對該對象進(jìn)行增強(qiáng)。此外，在末端執(zhí)行器附近放置一個三維箭頭來顯示機(jī)器人的運(yùn)動方向。

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