粗略計(jì)算，一雙鞋的誕生大致需要經(jīng)歷裁料，針車，鞋底成型，夾幫成型等大約十幾個(gè)大環(huán)節(jié)，某些環(huán)節(jié)包括30多道工序，將200個(gè)部件整合在一起，需要檢測的參數(shù)160多個(gè)。

在以浙江溫州、廣東東莞與惠州、福建晉江為中心的鞋業(yè)產(chǎn)業(yè)群中，擁有眾多大型鞋廠、代工廠、小作坊等不同規(guī)模的工廠，針對“制鞋”這項(xiàng)龐大的工程，他們目前依然以傳統(tǒng)手工生產(chǎn)線為主。

中國鞋網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2017年全球生產(chǎn)226億雙鞋，其中在中國生產(chǎn)126.2億雙，約占55.8%；目前在中國的鞋廠約3萬家，千人規(guī)模以上鞋廠約4500家。中國已成為第一大鞋業(yè)出口國、制造國、消費(fèi)國。

這些中國傳統(tǒng)制鞋廠面臨著諸多問題，如員工數(shù)量多且流動(dòng)性大；工資成本高昂且人員操作水平參差不齊；員工培訓(xùn)進(jìn)度慢，整體生產(chǎn)進(jìn)度減緩；生產(chǎn)環(huán)境有毒害物質(zhì)或會對員工健康安全造成影響等，亟需進(jìn)行自動(dòng)化升級改造。

以千人以上規(guī)模的工廠為例，按照平均每個(gè)工廠有2條傳統(tǒng)生產(chǎn)線來計(jì)算，約9000條生產(chǎn)線需要進(jìn)行智能化改造升級，單條生產(chǎn)線改造均價(jià)300萬，保守估計(jì)可供改造的市場規(guī)模達(dá)270億元。若鞋廠全面轉(zhuǎn)型升級，有望催生一個(gè)新的千億產(chǎn)值的智能裝備產(chǎn)業(yè)集群。

面對這一大“蛋糕”，在汽車、3C 等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用已趨于成熟的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)，開始將新場景落地方向瞄準(zhǔn)制鞋行業(yè)。

無疑，鞋業(yè)的每個(gè)工序各有難點(diǎn)，比如有些工序的難點(diǎn)在于無法標(biāo)準(zhǔn)化，某項(xiàng)工序是否需要?jiǎng)t依據(jù)鞋型而定。但是，“鞋底涂膠”是所有鞋型都不可或缺的工序，這也促使了眾多智能設(shè)備廠商首先選擇在這一工序進(jìn)行嘗試的原因。

前景廣闊

鞋底涂膠在制鞋各環(huán)節(jié)中屬于成型階段，鞋底需要經(jīng)過涂處理劑、涂膠等生產(chǎn)流程，涂膠質(zhì)量好壞事關(guān)成品鞋質(zhì)量。因而，涂膠可以說是制鞋過程中用工量較多、耗時(shí)較多的一道關(guān)鍵工序。

涂膠環(huán)節(jié)至今仍由人工借助半自動(dòng)化設(shè)備來完成，而生產(chǎn)過程中由于膠水揮發(fā)的苯的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，在自然環(huán)境條件下不易降解，對土壤、水體和大氣造成嚴(yán)重污染，一直以來，苯侵害刷膠工人身體健康的案例也屢見不鮮。

此外，人工涂膠效率不高且不穩(wěn)定，噴膠厚度不均勻，容易產(chǎn)生溢膠、缺膠等問題，難以達(dá)到質(zhì)量要求。

基于此，一些鞋廠開始嘗試通過在機(jī)器人手臂末端搭載3D視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)涂膠自動(dòng)化。

寧波慈星與 KUKA 攜手開發(fā)了智能制鞋生產(chǎn)線，其中鞋底視覺噴膠系統(tǒng)的前段應(yīng)用3D視覺系統(tǒng)自動(dòng)識別不同尺碼的鞋底最高沿，并根據(jù)鞋底實(shí)際擺放的位置自動(dòng)生成相應(yīng)的軌跡發(fā)送給六軸機(jī)器人，中段機(jī)器人完成噴膠工作。

KUKA鞋底視覺噴膠系統(tǒng)

在該生產(chǎn)線中，視覺系統(tǒng)的識別和傳輸工作與機(jī)械臂噴膠同步進(jìn)行；機(jī)器人可以自動(dòng)識別不同尺碼的鞋底，自動(dòng)生成相應(yīng)的軌跡；配合照射、封膠工藝技術(shù)，可以將鞋底噴膠后封存，需要使用時(shí)直接加熱粘合。

此外，采用水性膠，在保證粘合力足夠的前提下，無刺激性氣味，污染小。并且工作站封閉，工作人員無需直接接觸膠水，有效防止職業(yè)病。

去年年底，易視智瞳發(fā)布了“智能視覺鞋底涂膠機(jī)器人”，除了具備柔性特性外，采用可移動(dòng)平臺設(shè)計(jì)，“只需要一頓午飯的時(shí)間”就可實(shí)現(xiàn)與原有產(chǎn)線的無縫對接。

易視智瞳CEO黃卜夫表示：“一條制鞋產(chǎn)線大概需要12人，易視智瞳開發(fā)的鞋底刷膠自動(dòng)化工位可以替換掉2-3人，按照替代人工12-14個(gè)月為周期的效益來計(jì)算成本，一套易視智瞳的視覺+設(shè)備的成本為20多萬，符合行業(yè)老板的期望。”

易視智瞳智能視覺鞋底涂膠機(jī)器人

如今，易視智瞳這款智能視覺鞋底涂膠機(jī)器人采用3D視覺后，可對具有高度差的鞋底如高跟鞋進(jìn)行刷膠。方案已在中國最大童鞋廠ABC童鞋、多家溜冰鞋廠中使用，預(yù)計(jì)在八月份進(jìn)入小批量產(chǎn)階段。

除此之外，越疆科技、皕像科技、小優(yōu)智能科技等企業(yè)在這兩年也紛紛入局，推出了鞋底涂膠機(jī)器人案例。

三大深坑

已經(jīng)進(jìn)入“鞋底涂膠”領(lǐng)域的團(tuán)隊(duì)，有的堅(jiān)持下來不斷打磨產(chǎn)品，有的研發(fā)打了水漂，挖掘還不夠深，選擇了退出。前景雖好，但入局仍需謹(jǐn)慎。

總體來看，智能視覺鞋底涂膠機(jī)器人主要有“三大坑”。

首先，鞋型具有非標(biāo)性，而且每家鞋廠生產(chǎn)線都不一樣。鞋廠需要不斷推出新款，款式與材料不一樣，工藝也就不一樣，產(chǎn)線必須隨之調(diào)整改造。非標(biāo)設(shè)備不僅成本超出客戶承受能力，而且產(chǎn)線難以批量復(fù)制規(guī)模化，對于設(shè)備商來說效益很低。

如庫柏特CEO李淼所言：“鞋底涂膠跟無序抓取一樣，問題的邊界不好定義，corner cases太多，只應(yīng)對幾種鞋型容易，要是幾百種難度就大大升級了。”

實(shí)際上，這主要涉及到3D視覺對鞋子邊緣輪廓的提取問題。鞋的邊緣是一條條不斷變化的三維曲線，穩(wěn)定的3D視覺才能在混線生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)協(xié)同和互換，而不影響最終的性能和效果。

第二，對于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制具有極高的要求。

要考慮對于現(xiàn)有產(chǎn)線的接入實(shí)現(xiàn)最低成本，就要達(dá)到無縫接入，而客戶現(xiàn)場一般要求是流水線不停滾動(dòng)，如果是流水線停下來涂膠，效率就低了。山龍智控總經(jīng)理曾雨權(quán)指出其技術(shù)難點(diǎn)在于軌跡的動(dòng)態(tài)跟隨。

“控制器要定時(shí)采集流水線的位移，根據(jù)位移實(shí)時(shí)修正原有的輪廓軌跡。并且，機(jī)器人沿著鞋的邊緣涂膠，膠水不允許落在鞋子的外面。”曾雨權(quán)進(jìn)一步說道：“這對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法，機(jī)器人本體的加速性能、震動(dòng)抑制等都有很高的要求。”

第三，涂膠均勻性難以把握。

易視智瞳CEO黃卜夫解釋，制鞋行業(yè)對于膠的均勻性與電子行業(yè)的定義不太一樣，鞋底涂膠時(shí)在鞋墻的邊緣可以留空，但留空不能超過0.5mm，這是行業(yè)對于工藝的要求。此外，鞋底也需要涂膠，但不能有過分的堆膠。

因此，在黃卜夫看來，鞋底涂膠的均勻包含了面積的均勻性，以及單位面積膠量的均勻。“實(shí)際應(yīng)用中，有的地方需要膠，有的地方不需要膠，或者都有膠了，但不能一個(gè)地方膠多，一個(gè)地方膠少。因?yàn)樾酌娣e較大，加上鞋型多樣，有不同的褶皺、拐彎等，涂膠均勻性比較難實(shí)現(xiàn)。”

總體來說，機(jī)器人鞋底涂膠的應(yīng)用有三大底層技術(shù)：視覺、運(yùn)動(dòng)控制以及工藝的結(jié)合。不管是接觸式的噴膠還是刷膠，這跟執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配合以及運(yùn)動(dòng)控制、軌跡都有很密切的關(guān)系，這就是典型的工程技術(shù)和工藝?yán)斫獾膯栴}。

Demo容易，落地不易

近期在展會上能看到越來越多的機(jī)器人和視覺企業(yè)開始演示鞋底靜態(tài)涂膠的案例，實(shí)際上，這類案例放入實(shí)際場景應(yīng)用還有很多工藝問題和工程技術(shù)需要克服。

如果純粹走出了一個(gè)demo，在客戶現(xiàn)場的意義不大，如何降低客戶的購買成本和使用成本才是客戶最關(guān)心的問題，能否解決實(shí)際問題并且客戶愿意“買單”才是對于產(chǎn)品真正的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

目前制鞋自動(dòng)化，包括機(jī)器人鞋底涂膠自動(dòng)化才剛開啟，還需要不斷提升實(shí)際產(chǎn)線接入的工程改造；涂膠均勻性與拉力性能的優(yōu)化；多鞋型混線生產(chǎn)；實(shí)際產(chǎn)線環(huán)境穩(wěn)定性提升。那么，規(guī)模化之路值得期待。