来自鞋底的千亿装备产值

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粗略计算，一双鞋的诞生大致需要经历裁料，针车，鞋底成型，夹帮成型等大约十几个大环节，某些环节包括30多道工序，将200个部件整合在一起，需要检测的参数160多个。在以浙江温州、广东东莞与惠州、福建晋江为中心的鞋业产业群中，拥有众多大型鞋厂、代工厂、小作坊等不同规模的工厂，针对“制鞋”这项庞大的工程，他们目前依然以传统手工生产线为主。中国鞋网数据显示，2017年全球生产226亿双鞋，其中在中国生产126.2亿双，约占55.8%；目前在中国的鞋厂约3万家，千人规模以上鞋厂约4500家。中国已成为第一大鞋业出口国、制造国、消费国。这些中国传统制鞋厂面临着诸多问题，如员工数量多且流动性大；工资成本高昂且人员操作水平参差不齐；员工培训进度慢，整体生产进度减缓；生产环境有毒害物质或会对员工健康安全造成影响等，亟需进行自动化升级改造。以千人以上规模的工厂为例，按照平均每个工厂有2条传统生产线来计算，约9000条生产线需要进行智能化改造升级，单条生产线改造均价300万，保守估计可供改造的市场规模达270亿元。若鞋厂全面转型升级，有望催生一个新的千亿产值的智能装备产业集群。
面对这一大“蛋糕”，在汽车、3C 等产业领域应用已趋于成熟的工业机器人企业，开始将新场景落地方向瞄准制鞋行业。无疑，鞋业的每个工序各有难点，比如有些工序的难点在于无法标准化，某项工序是否需要则依据鞋型而定。但是，“鞋底涂胶”是所有鞋型都不可或缺的工序，这也促使了众多智能设备厂商首先选择在这一工序进行尝试的原因。

前景广阔

鞋底涂胶在制鞋各环节中属于成型阶段，鞋底需要经过涂处理剂、涂胶等生产流程，涂胶质量好坏事关成品鞋质量。因而，涂胶可以说是制鞋过程中用工量较多、耗时较多的一道关键工序。
涂胶环节至今仍由人工借助半自动化设备来完成，而生产过程中由于胶水挥发的苯的化学结构十分稳定，在自然环境条件下不易降解，对土壤、水体和大气造成严重污染，一直以来，苯侵害刷胶工人身体健康的案例也屡见不鲜。此外，人工涂胶效率不高且不稳定，喷胶厚度不均匀，容易产生溢胶、缺胶等问题，难以达到质量要求。基于此，一些鞋厂开始尝试通过在机器人手臂末端搭载3D视觉系统，实现涂胶自动化。
宁波慈星与 KUKA 携手开发了智能制鞋生产线，其中鞋底视觉喷胶系统的前段应用3D视觉系统自动识别不同尺码的鞋底最高沿，并根据鞋底实际摆放的位置自动生成相应的轨迹发送给六轴机器人，中段机器人完成喷胶工作。

KUKA鞋底视觉喷胶系统

在该生产线中，视觉系统的识别和传输工作与机械臂喷胶同步进行；机器人可以自动识别不同尺码的鞋底，自动生成相应的轨迹；配合照射、封胶工艺技术，可以将鞋底喷胶后封存，需要使用时直接加热粘合。
此外，采用水性胶，在保证粘合力足够的前提下，无刺激性气味，污染小。并且工作站封闭，工作人员无需直接接触胶水，有效防止职业病。
去年年底，易视智瞳发布了“智能视觉鞋底涂胶机器人”，除了具备柔性特性外，采用可移动平台设计，“只需要一顿午饭的时间”就可实现与原有产线的无缝对接。
易视智瞳CEO黄卜夫表示：“一条制鞋产线大概需要12人，易视智瞳开发的鞋底刷胶自动化工位可以替换掉2-3人，按照替代人工12-14个月为周期的效益来计算成本，一套易视智瞳的视觉+设备的成本为20多万，符合行业老板的期望。”

易视智瞳智能视觉鞋底涂胶机器人

如今，易视智瞳这款智能视觉鞋底涂胶机器人采用3D视觉后，可对具有高度差的鞋底如高跟鞋进行刷胶。方案已在中国最大童鞋厂ABC童鞋、多家溜冰鞋厂中使用，预计在八月份进入小批量产阶段。
除此之外，越疆科技、皕像科技、小优智能科技等企业在这两年也纷纷入局，推出了鞋底涂胶机器人案例。

三大深坑

已经进入“鞋底涂胶”领域的团队，有的坚持下来不断打磨产品，有的研发打了水漂，挖掘还不够深，选择了退出。前景虽好，但入局仍需谨慎。
总体来看，智能视觉鞋底涂胶机器人主要有“三大坑”。首先，鞋型具有非标性，而且每家鞋厂生产线都不一样。鞋厂需要不断推出新款，款式与材料不一样，工艺也就不一样，产线必须随之调整改造。非标设备不仅成本超出客户承受能力，而且产线难以批量复制规模化，对于设备商来说效益很低。如库柏特CEO李淼所言：“鞋底涂胶跟无序抓取一样，问题的边界不好定义，corner cases太多，只应对几种鞋型容易，要是几百种难度就大大升级了。”实际上，这主要涉及到3D视觉对鞋子边缘轮廓的提取问题。鞋的边缘是一条条不断变化的三维曲线，稳定的3D视觉才能在混线生产中实现协同和互换，而不影响最终的性能和效果。第二，对于机器人的运动控制具有极高的要求。
要考虑对于现有产线的接入实现最低成本，就要达到无缝接入，而客户现场一般要求是流水线不停滚动，如果是流水线停下来涂胶，效率就低了。山龙智控总经理曾雨权指出其技术难点在于轨迹的动态跟随。
“控制器要定时采集流水线的位移，根据位移实时修正原有的轮廓轨迹。并且，机器人沿着鞋的边缘涂胶，胶水不允许落在鞋子的外面。”曾雨权进一步说道：“这对机器人运动控制算法，机器人本体的加速性能、震动抑制等都有很高的要求。”
第三，涂胶均匀性难以把握。易视智瞳CEO黄卜夫解释，制鞋行业对于胶的均匀性与电子行业的定义不太一样，鞋底涂胶时在鞋墙的边缘可以留空，但留空不能超过0.5mm，这是行业对于工艺的要求。此外，鞋底也需要涂胶，但不能有过分的堆胶。
因此，在黄卜夫看来，鞋底涂胶的均匀包含了面积的均匀性，以及单位面积胶量的均匀。“实际应用中，有的地方需要胶，有的地方不需要胶，或者都有胶了，但不能一个地方胶多，一个地方胶少。因为鞋底面积较大，加上鞋型多样，有不同的褶皱、拐弯等，涂胶均匀性比较难实现。”
总体来说，机器人鞋底涂胶的应用有三大底层技术：视觉、运动控制以及工艺的结合。不管是接触式的喷胶还是刷胶，这跟执行机构的配合以及运动控制、轨迹都有很密切的关系，这就是典型的工程技术和工艺理解的问题。

Demo容易，落地不易

近期在展会上能看到越来越多的机器人和视觉企业开始演示鞋底静态涂胶的案例，实际上，这类案例放入实际场景应用还有很多工艺问题和工程技术需要克服。如果纯粹走出了一个demo，在客户现场的意义不大，如何降低客户的购买成本和使用成本才是客户最关心的问题，能否解决实际问题并且客户愿意“买单”才是对于产品真正的检验标准。目前制鞋自动化，包括机器人鞋底涂胶自动化才刚开启，还需要不断提升实际产线接入的工程改造；涂胶均匀性与拉力性能的优化；多鞋型混线生产；实际产线环境稳定性提升。那么，规模化之路值得期待。

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