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年制造業經歷了明顯的動蕩。雖然部分問題已經開始緩解，但預計2023年對制造業來說仍然是充滿挑戰的一年。行業。

福布斯最近發表了一篇文章《2023年5大商業趨勢，每個人都必須做好準備》，列出了制造業的幾個關鍵轉變。制造業務中最有趣的轉變之一是數字化轉型的趨勢。數字化轉型和工業 4.0 多年來一直是一個流行詞。然而，盡管名稱很花哨，但數字化轉型對于制造商來說往往是一個模糊的概念。我們為數字化制造可以解構為兩大主題：安全的人機交互（HRI）以實現更高的生產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實現的。

傳感器在實現智能工廠和高效制造方面扮演著關鍵角色。下面是一些主要的應用場景和功能：

（1）數據采集

質量監控：傳感器可以實時監測產品質量，例如溫度、壓力、濕度等，以確保每一件產品都符合質量標準。

設備健康監測：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，從而預防故障。

（2）自動化與控制

工藝優化：傳感器提供的數據可以用于優化制造流程，降低廢品率和提高生產效率。

自動控制系統：在一個集成的環境中，傳感器可以自動控制設備（例如：自動關閉/啟動機器、調整生產速度等）。

（3）實時監控與決策

遠程監控：傳感器數據可以遠程訪問，方便管理人員隨時了解工廠狀態。

數據驅動的決策：基于收集的數據，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）可持續性

能源效率：能源傳感器可以監控能源使用情況，識別浪費的區域，并自動調整以節省能源。

廢物減少：通過實時監控，傳感器有助于識別和減少廢物和排放。

（5）供應鏈與物流

實時追蹤：在供應鏈中使用傳感器可以提供關于物料位置和狀態的實時信息。

庫存管理：通過傳感器，可以更準確地了解庫存量和需求，從而優化庫存。

（6）安全性

環境監控：例如，有毒氣體或危險化學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。

通過這些應用，傳感器不僅提高了生產效率和質量，還有助于實現更加可持續和安全的制造環境。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更高的生產力

在制造業中使用機器人/機器時，安全始終是首要任務。機器人可能會給工人帶來多種危險。例如，雖然工業機器人被設計為在與人類保持安全距離的情況下運行，但這些設備傳統上缺乏識別鄰近人類所需的感官技能。近年來，隨著協作機器人（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，這可能會導致進一步的碰撞、風險和危險。為了減輕安全問題，IDTechEx 已經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境感知和避碰能力。傳感器在機器人中的關鍵應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。光電傳感器/光幕可以成為工業機器人的理想解決方案。安全光幕由發射器和接收器組成。發射器發射調制的紅外光，接收器接收該紅外光以產生光束陣列（也稱為光幕）。當操作人員進入或被防護網阻擋時，光接收電路通過內部控制電路做出應答，向機器輸出信號，使機器減慢或停止運行，從而防止潛在的潛在危險的發生。碰撞。

相比之下，在碰撞檢測方面，協作機器人通常使用力和扭矩傳感器。與工業機器人不同，協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，大多數商業化協作機器人的關節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行器周圍以測量力。根據不同的任務，需要預先設定力的范圍，當碰撞發生時，傳感器檢測到的力或扭矩將超過預先設定的范圍，從而通知機器人停止運行。隨著HRI安全要求的不斷提高，預計將安裝更多的 F/T 傳感器。大多數協作機器人在此階段安裝了一個 F/T 傳感器，通常安裝在末端執行器周圍。然而，IDTechEx 注意到，一些協作機器人 OEM（例如 Franka Emika）開始在所有關節上采用更多扭矩傳感器，以實現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航、定位和避障的能力。在制造業背景下，移動機器人，特別是自動導引車（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的。不同的傳感器各有優點和缺點，在現實中，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、光照穩定的室內環境中工作。現階段，制造業中的許多室內AGV都可以實現3級自主，這意味著機器人車載系統可以實現大部分自動駕駛任務，并且一名操作員可以同時監控多臺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。