粗略計算，一雙鞋的誕生大致需要經歷裁料，針車，鞋底成型，夾幫成型等大約十幾個大環節，某些環節包括30多道工序，將200個部件整合在一起，需要檢測的參數160多個。

在以浙江溫州、廣東東莞與惠州、福建晉江為中心的鞋業產業群中，擁有眾多大型鞋廠、代工廠、小作坊等不同規模的工廠，針對“制鞋”這項龐大的工程，他們目前依然以傳統手工生產線為主。中國鞋網數據顯示，2017年全球生產226億雙鞋，其中在中國生產126.2億雙，約占55.8%；目前在中國的鞋廠約3萬家，千人規模以上鞋廠約4500家。中國已成為第一大鞋業出口國、制造國、消費國。這些中國傳統制鞋廠面臨著諸多問題，如員工數量多且流動性大；工資成本高昂且人員操作水平參差不齊；員工培訓進度慢，整體生產進度減緩；生產環境有毒害物質或會對員工健康安全造成影響等，亟需進行自動化升級改造。以千人以上規模的工廠為例，按照平均每個工廠有2條傳統生產線來計算，約9000條生產線需要進行智能化改造升級，單條生產線改造均價300萬，保守估計可供改造的市場規模達270億元。若鞋廠全面轉型升級，有望催生一個新的千億產值的智能裝備產業集群。面對這一大“蛋糕”，在汽車、3C 等產業領域應用已趨于成熟的工業機器人企業，開始將新場景落地方向瞄準制鞋行業。無疑，鞋業的每個工序各有難點，比如有些工序的難點在于無法標準化，某項工序是否需要則依據鞋型而定。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備廠商首先選擇在這一工序進行嘗試的原因。

前景廣闊

鞋底涂膠在制鞋各環節中屬于成型階段，鞋底需要經過涂處理劑、涂膠等生產流程，涂膠質量好壞事關成品鞋質量。因而，涂膠可以說是制鞋過程中用工量較多、耗時較多的一道關鍵工序。涂膠環節至今仍由人工借助半自動化設備來完成，而生產過程中由于膠水揮發的苯的化學結構十分穩定，在自然環境條件下不易降解，對土壤、水體和大氣造成嚴重污染，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定，噴膠厚度不均勻，容易產生溢膠、缺膠等問題，難以達到質量要求。基于此，一些鞋廠開始嘗試通過在機器人手臂末端搭載3D視覺系統，實現涂膠自動化。寧波慈星與 KUKA 攜手開發了智能制鞋生產線，其中鞋底視覺噴膠系統的前段應用3D視覺系統自動識別不同尺碼的鞋底最高沿，并根據鞋底實際擺放的位置自動生成相應的軌跡發送給六軸機器人，中段機器人完成噴膠工作。

KUKA鞋底視覺噴膠系統

在該生產線中，視覺系統的識別和傳輸工作與機械臂噴膠同步進行；機器人可以自動識別不同尺碼的鞋底，自動生成相應的軌跡；配合照射、封膠工藝技術，可以將鞋底噴膠后封存，需要使用時直接加熱粘合。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，有效防止職業病。去年年底，易視智瞳發布了“智能視覺鞋底涂膠機器人”，除了具備柔性特性外，采用可移動平臺設計，“只需要一頓午飯的時間”就可實現與原有產線的無縫對接。易視智瞳CEO黃卜夫表示：“一條制鞋產線大概需要12人，易視智瞳開發的鞋底刷膠自動化工位可以替換掉2-3人，按照替代人工12-14個月為周期的效益來計算成本，一套易視智瞳的視覺+設備的成本為20多萬，符合行業老板的期望。”

易視智瞳智能視覺鞋底涂膠機器人

如今，易視智瞳這款智能視覺鞋底涂膠機器人采用3D視覺后，可對具有高度差的鞋底如高跟鞋進行刷膠。方案已在中國最大童鞋廠ABC童鞋、多家溜冰鞋廠中使用，預計在八月份進入小批量產階段。除此之外，越疆科技、皕像科技、小優智能科技等企業在這兩年也紛紛入局，推出了鞋底涂膠機器人案例。

三大深坑

已經進入“鞋底涂膠”領域的團隊，有的堅持下來不斷打磨產品，有的研發打了水漂，挖掘還不夠深，選擇了退出。前景雖好，但入局仍需謹慎。總體來看，智能視覺鞋底涂膠機器人主要有“三大坑”。首先，鞋型具有非標性，而且每家鞋廠生產線都不一樣。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，產線必須隨之調整改造。非標設備不僅成本超出客戶承受能力，而且產線難以批量復制規模化，對于設備商來說效益很低。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，只應對幾種鞋型容易，要是幾百種難度就大大升級了。”實際上，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，穩定的3D視覺才能在混線生產中實現協同和互換，而不影響最終的性能和效果。第二，對于機器人的運動控制具有極高的要求。要考慮對于現有產線的接入實現最低成本，就要達到無縫接入，而客戶現場一般要求是流水線不停滾動，如果是流水線停下來涂膠，效率就低了。山龍智控總經理曾雨權指出其技術難點在于軌跡的動態跟隨。“控制器要定時采集流水線的位移，根據位移實時修正原有的輪廓軌跡。并且，機器人沿著鞋的邊緣涂膠，膠水不允許落在鞋子的外面。”曾雨權進一步說道：“這對機器人運動控制算法，機器人本體的加速性能、震動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，制鞋行業對于膠的均勻性與電子行業的定義不太一樣，鞋底涂膠時在鞋墻的邊緣可以留空，但留空不能超過0.5mm，這是行業對于工藝的要求。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。“實際應用中，有的地方需要膠，有的地方不需要膠，或者都有膠了，但不能一個地方膠多，一個地方膠少。因為鞋底面積較大，加上鞋型多樣，有不同的褶皺、拐彎等，涂膠均勻性比較難實現。”總體來說，機器人鞋底涂膠的應用有三大底層技術：視覺、運動控制以及工藝的結合。不管是接觸式的噴膠還是刷膠，這跟執行機構的配合以及運動控制、軌跡都有很密切的關系，這就是典型的工程技術和工藝理解的問題。

Demo容易，落地不易

近期在展會上能看到越來越多的機器人和視覺企業開始演示鞋底靜態涂膠的案例，實際上，這類案例放入實際場景應用還有很多工藝問題和工程技術需要克服。如果純粹走出了一個demo，在客戶現場的意義不大，如何降低客戶的購買成本和使用成本才是客戶最關心的問題，能否解決實際問題并且客戶愿意“買單”才是對于產品真正的檢驗標準。目前制鞋自動化，包括機器人鞋底涂膠自動化才剛開啟，還需要不斷提升實際產線接入的工程改造；涂膠均勻性與拉力性能的優化；多鞋型混線生產；實際產線環境穩定性提升。那么，規模化之路值得期待。