如今，增強現實(AR)是一個著名的概念，但它的起源可以追溯到60年代，當時Sutherland在1968年提出了第一個公認的基于頭戴設備(HMD)的增強現實原型(AR)。在薩瑟蘭之后，20多年過去了，增強現實這個術語才由Tom Caudell和David Mizell這兩位受雇于波音公司的科學家正式創造出來，他們開發了一個實驗性的增強現實系統，目的是簡化空氣公司的制造過程。AR的概念直到1994年才被Milgram和Kishino作為實空間、虛空間和混合空間的所有中間形態之間的關系正式提出。1999年，ARToolKit在SIGGRAPH上公開發布，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，這預示著AR行業的開端，AR行業在兩年之后就以開源軟件的形式發布了。

直到幾年前，缺乏價格低廉的設備是廣泛采用AR應用程序的主要障礙。

如今，移動設備的廣泛應用消除了這一限制，因為智能手機和平板電腦擁有開發和部署AR應用程序所需的所有傳感器和處理單元。全球增強現實市場發展迅速，增強現實技術的廣泛應用對社會產生了不可否認的影響。

總的來說，AR在工業領域的應用是相關的，因為它極大地改善了產品設計和生產開發中的溝通:它有助于在開發過程的早期階段識別和避免設計錯誤;它減少了物理原型的數量，為企業節省了時間和成本。在許多工業應用中，增強現實被認為是改善和加速產品和過程開發的有價值的工具。

現在可以確定AR在工業領域的至少五個主要應用領域:人-機器人協作、維護-裝配-維修、培訓、產品檢驗和建筑監控。在人機協作領域，AR用于創建與工業機器人交互的高效接口。在維護-裝配-維修任務中，AR提高了他們自己的生產力。在培訓操作中，用戶可以在AR中找到增強技能的強大解決方案。在產品檢驗過程中，控制人員可以使用功能強大且多功能的AR系統來發現產品的任何差異。最后，在建筑物監控操作中，AR以簡單直觀的方式強調設施的任何錯誤或偏差。

人機協作

第四次工業革命帶來了新的技術挑戰。工業機器人的能力在穩步提升，合作互動的預期也在增強。操作員需要在一個安全的環境中工作，以增強他們對機器人的信任。為了創建一個機器人與人類并肩工作的系統，必須開發新的界面，讓用戶以最自然的方式與他們互動。由于這些原因，新的科學學科正在出現。人類機器人協作(Human Robot Collaboration, HRC)是一門新的科學學科，它試圖了解如何使用創新的接口來改進人類與機器人的協作。創造一個安全可靠的人-機系統是一項復雜的挑戰。一個人與人的協作系統被認為是安全的，因為一個人可以自然地理解另一個人的意圖。在機器人的例子中，同樣的行為可以提前向用戶顯示機器人在真實環境中將要應用的動作或力量:這樣操作員就可以清楚地了解機器人的意圖。AR確實可以用來實現這個目的，因為它能夠在真實的環境中顯示信息，提高操作人員對系統的認識。在眾多應用中，AR是一項很有前途的技術，它可以增強用戶的理解能力。

移動機器人運動

工業通常使用自動導向車輛(AGV)，而不是使用人類熟練工人進行物質運輸。AGV是一種可以獨立移動的機器人，通常用于在生產設備周圍運輸設備。大多數情況下，AGV遵循預先定義的路徑，一方面使工作人員能夠很容易地預測機器人的意圖，另一方面它對AGV能夠執行的任務類型施加了一些限制。下一代AGV將能夠在不遵循預定路徑的情況下移動，并能夠實時決定在給定環境下最佳的軌跡。這種行為引入了一定程度的不確定性，因此車輛意圖的溝通必須盡可能清晰。事實上，提高這些系統安全性的一種方法可能是賦予機器人理解和預測人類運動的能力。然而，創建這樣一個智能系統是一項復雜的任務，因為人類是高度不可預測的。一個合理的選擇是把理解他人意圖的負擔從機器人身上轉移到人類身上。為了保證這個系統的安全性，機器人必須明確地表達它將要進行的預期動作:由于視覺是人類最發達的感官之一，通過可視化系統明確地表達預期動作無疑是一個很好的選擇。此外，可視化系統可以使用AR技術來顯示機器人在真實環境中的預期運動。一些項目已經采用了這種方法:例如，Chadalavada等人在Linde CitiTruck AGV上增加了一個標準投影儀(Optoma ML 750)。投影儀用于直接顯示機器人在地板上的運動，使人類能夠在幾秒鐘的時間范圍內探測到它未來的運動。

機器人的手臂運動

在工廠中，完成不同的任務，其中一個任務由取放動作或裝配過程表示。這些活動通常是由所謂的“手臂機器人”執行的，它們能夠抓取物體并將其放置在特定的區域。對于AGV的運動，提前了解機器人手臂所走的路徑對人類預測機器人的意圖至關重要。一些研究正在探索使用AR來可視化機器人手臂在真實環境中的運動。Ameri等人開發了增強現實系統，改善了工人和工業機器人之間的互動。通過這個AR界面，工作人員不僅可以知道要抓取哪些對象，還可以知道機器人將遵循哪些軌跡:這樣一來，用戶就可以決定取消他們在執行機器人之前給出的錯誤命令。

顯示機器人的意圖信息可以改善協作系統，但不僅要考慮信息的類型，還要考慮顯示信息的時間。理解何時必須顯示數據是最基本的，因為工作人員必須在正確的時間知道正確的信息，以便準確地理解機器人在做什么，從而感到安全。魯法爾迪(E Ruffaldi)等人提出了一個系統，在這個系統中，HRC的工作頭盔中集成了一個增強現實立體眼鏡，以及一個用于協作應用的仿人機器人(Baxter robot，來自Rethink Robotics)。作者的目標是顯示關于機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據。具體來說，如果機器人識別的對象在操作員的視野內，則在平視顯示中對該對象進行增強。此外，在末端執行器附近放置一個三維箭頭來顯示機器人的運動方向。

維護、裝配和修理

維護、維修和裝配任務是AR的另一個戰略研究領域，因為降低成本是許多行業的一個關鍵目標。這類任務帶來的問題之一與它們的復雜性有關:技術人員可能需要參考指導手冊來正確完成指定的程序。在程序所涉及的設備和手冊之間持續切換注意力可能會給技術人員帶來很高的認知負荷。

交互式電子技術手冊(IETMs)已被提出，以解決與標準技術手冊(TM)相關的不準確性和困難，其在提高專家和沒有經驗的技術人員的性能方面的有效性已被證明為。然而，IETMs并不完全是技術人員和機器之間交互過程的一部分，事實證明，這種分離增加了任務的時間和成本，也增加了技術人員的認知負荷。

AR可以輕松有效地解決TMs和IETMs所帶來的分離問題，并對AR在維護、維修和裝配任務中帶來的好處進行了全面的分析。基于ar的文檔已被證明可以將成本降低25%，并將性能提高30%。國際數據公司(IDC)預測,現場組裝和安全將吸引投資基于“增大化現實”技術和虛擬現實技術在未來四年3.62億美元,到2021年底,工業維護將是最大的工業用例高達52億美元的投資。

用于維護和修理的AR應用由一組虛擬資產組成，這些虛擬資產向技術人員提供指示、幫助或建議。最常見的資產包括帶有指令的音軌、動畫3D模型(可視化地描述要做什么)和文本標簽(提供要執行的任務的詳細信息)。圖形資產被覆蓋并與要維護的機器對齊，使技術人員能夠在執行過程中利用它們。此外，這類AR應用通常包含遠程呈現系統，當AR輔助不夠時，遠程技術人員可以交互式地支持維護人員。

培訓

用于培訓目的的AR技術的使用與維護、組裝和維修任務嚴格相關，因為它們通常是來自行業領域的用戶學習的對象。增強現實技術改進傳統的學習方法已經深入研究多年，因為教師、教師和培訓人員一直在尋找新的方法，以提高他們的學生的學習經驗，并發展創新的學習和培訓路徑。多媒體內容不僅可以提供豐富的感官體驗，增強用戶機器和用戶用戶交互，而且還可以增強讀者或觀眾的動機和興趣。不同研究背后深層原因調查報告關于程序性錯誤,說明一些維修故障不是由于缺乏適當的任務信息,并基于“增大化現實”技術被認為是一個有價值的工具,用于支持任務執行由于其能力來增加用戶的動機。與使用AR技術進行培訓相關的另一個重要好處是，AR允許模擬危險或危險的任務，甚至是破壞性的事件，而不會對學生造成任何風險。

產品質量控制

創建產品是一項復雜的任務。產品制造經歷了構思、設計和實際實現幾個階段。一旦實現了一個產品，就會檢查它，以檢查在創建階段是否沒有發生錯誤，以及與所估計的結果是否存在差異。出于效率方面的考慮，整個過程應該盡可能快速和準確地完成。在公司的管理和產品的實際生產中，滿足完美標準的趨勢日益增長。在生產鏈的末端，質量控制非常嚴格;為了向市場投放最能滿足最終用戶期望的高效產品。對于商業資產，使用包含不可接受的產品缺陷的列表來直觀地檢查產品。這個過程通常稱為檢查。檢驗可以在不同的領域進行，例如制造、商業、政府、機械，它包括對特定設備或過程的有組織的檢查。由于產品種類和細節的增加，檢驗任務變得更加復雜。因此，由于人類檢查員的認知局限性，檢查可能變得不那么有效。AR顯然是一種很有前途的技術，因為它可以直接比較真實物體和理想模型。事實上，使用可穿戴設備，操作者可以將理想物體的三維圖像直接疊加在被檢查的產品上。這個過程通常被稱為“差異檢查”。

構建監測

構建環境是復雜的結構，由需要合適基礎設施的不同機器組成的系統組成。建設這樣的環境是一項艱巨的任務;每個系統由不同的子系統(柱子、管道、房間等)組成，這些子系統必須被放置在適當的位置。通常，這些子系統使用3D模型表示，工廠使用計算機圖形進行預可視化。通過這種方式，可以將每個子系統定位在適當的位置，檢查任何碰撞或其他精靈不規則的。

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