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主動感知技術大舉導入 機器手臂智慧化突飛猛進

文‧黃繼寬 發布日期:2016/09/08 關鍵字:協作型機器人工研院UR博世AGV

機器手臂是工業自動化的代表性產品之一,隨著自動化技術越來越受到市場關注,投入機器手臂研發的業者也跟著增加。值得注意的是,在主動感知技術日益普及,加上軟體工具有了長足進步的情況下,機器手臂的智慧化有了明顯進展,不管是大型手臂或協作型手臂,都變得越來越容易操作,感知周遭環境變化的能力也大幅改善。

工研院機械所智慧機器人技術組組長游鴻修表示,工業生產對機器手臂的需求日增,如何讓機器手臂變得更安全、更容易操作使用,將是未來機器手臂技術的主要發展方向。在安全方面,隨著ISO發表ISO/TS 15066規範,對協作型機器人的安全要求做出明確規定,未來機器手臂搭載某種感知技術,以偵測周遭環境裡的一舉一動,將是產品設計的潮流。

ISO/TS 15066對協作型機器人的設計及安裝訂出詳盡的要求與風險評估準則,其主要重點有四:一、人員觸碰機器手臂時,手臂要立即停止動作;二、機器手臂可由人直接引導來記錄其運作路徑;三、若有人員或其他物件進入機器手臂作業區,機器手臂應自動減速以策安全;四、機器手臂的力道與功率都必須在限制範圍以內。

工研院在2015年就已經與上銀合作,開發出台灣第一部安全協作型機器手臂,並符合ISO/TS 15066規範。在這個基礎上,工研院在2016年進一步開發出可加裝在現有機器手臂上的觸覺皮膚與感測地墊模組,可以讓目前無法感測周邊人員活動的機器手臂也具備一定程度的感知能力,進而調整其運作速度,提升安全性。

游鴻修分析,有很多技術可以用來實現安全型協作機器人的規範要求,除了最基本的觸覺感測能力外,有些廠商是以雷射光測距或影像感測技術來實現安全警戒區功能,但工研院認為,讓機器手臂附近的地板具備壓力感測能力,可偵測人員或物件是否進入警戒區,是問題最少,也最直觀的解決辦法,而且其技術原理與觸覺皮膚是一樣的,系統相對單純。

Universal Robot(UR)在本屆自動化展中,也展示了一系列協作型機器手臂應用,包含結合機器視覺的挑揀應用、曲面物件的表面拋光等。UR區域技術支援主管Andrew Pether表示,協作安全功能是UR機器手臂的標準功能,除了在遇到阻力時會完全停止運作外,還可以搭配其他感測技術,實現動態速度調整。其最典型的應用是,當有人靠近機器手臂的作業區域時,手臂會自動減速以策安全;當人員離開作業區時,機器手臂才會恢復正常速度。

德國工業大廠博世(Bosch)雖然沒有在本屆自動化展中展示自家的機器手臂,但博世在協作機器人領域也沒有缺席。博世力士樂工廠自動化協理陳俊隆表示,相較於其他業者以手臂的角度來思考產品研發方向,博世是把機器手臂當作人類員工的隨身助理來看待,因此博世的APAS機器手臂除了具備觸覺皮膚、雷射接近感測等安全功能,使用者還可以推著APAS到處去做不同事情。使用者只要把手臂推到定位,透過簡單的對話視窗設定,就可以調整手臂的工作內容。手臂上也內建3D機器視覺功能,可以準確辨識其所接觸的物件型態。

事實上,機器手臂的行動化或許是機器手臂未來值得期待的方向。在本屆自動化展中,自動引導車輛(Automated Guided Vehicle, AGV),即俗稱的搬運機器人,也是展場上相當吸睛的焦點。目前AGV主要應用在倉儲物流,可以按照程式設定和預先規畫好的軌道進行檢貨、卸貨、上下料,但也有廠商將協作型手臂直接安裝在AGV上,以便讓AGV執行更多元化的任務。

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