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与协作型机器人共筑新型态的关灯工厂

  • 廖家宜
协作型机器人的协作价值应并非只局限于和人类作业。Festo

协作型机器人改变了人机之间的互动模式,让人与机器之间各自独有的价值有效发挥,市场更因此看好,当进展到「工业5.0」时代时,将会是协作型机器人的天下。而现今市场为了加速协作型机器人的普及,也致力于降低其操作门槛,让更多业者投入使用,并透过人工智能(AI)的加值,让机器人在工厂的价值持续追赶人类的发展水平。

工业机器人一般情况下会根据机器人的作业内容,在不同产业需求下进行客制化生产,而操作方法与设计等基本参数因厂商而各自有一套,因此一般工厂操作员若非有机器人专业技术背景的话,难以单靠一己之力导入使用,因此工厂多数需仰赖具有此背景的人才负责协助机器人进行调机、调教等任务。

过去机器人厂商之间因为标准林立的关系,几乎没有统一操作方法,但是未来协作型机器人的卖点之一在于易操作且弹性更高,对于本身就缺乏相关资源的中小型企业而言,如果操作难度高,很难在该领域普及。

为了再降低机器人的使用门槛,日本川崎重工(KHI)与ABB也展开合作,未来将藉由操作接口的统一化让操作方式更简单,例如让操作屏幕通用化,让业者能更易于使用机器人。ABB表示,希望未来协作型机器人的操作方式就像3岁小孩也能轻松使用智能手机那样,藉由简单的操作方式,不管是谁都能简单操作机器人。

而当协作型机器人开始普及后,如何让相关背景的使用者快速使用已是十分重要课题。目前手臂的操作透过教导盒,或者真人步骤式导引,纪录动作轨迹,让手臂可重复执行固定动作,但细部动作仍须透过程控。

台厂达明机器人则结合AR技术发展隔空教导,较传统机械手臂教导方式,此种更为简易与灵活。例如,操作人员可直接透过手机镜头将现实情境中的机器人与「虚拟」的训练轨迹结合,只要在手机屏幕中滑动路径,即可实时控制手臂的操作方向。

达明机器人表示,此种隔空教导方式,很适用于场域较大的应用场景,如物流仓储,若是在高货物架取货,操作人员就可以在平地透过行动装置进行操作。

机器学习加速协作型机器人的「智能」

AI正在触及每一个产业,而制造业也不例外。但若将范围缩小至机器人应用,AI的发展则尚未至一个成熟的阶段。目前生产在线已经可纯熟地利用深度学习技术,透过影像辨识找出瑕疵品,取代人眼进行良率检测。

而AI结合机器人的发展则未来可期。德国机器人制造商Kuka认为,AI可协助机器人适应环境所带来的不确定性与任何变动。尤其对于未来多变化的制造趋势,机器学习将会派上用场,协助工厂内的机器人对于应用领域所需的专业技能更加熟稔并迅速适应制造环境。

例如在Kuka的研发中,机器人能够在停工阶段提升自己的能力进行优化,和人类一样处理发生的事情,并从经验中学习,象是针对算法进行情境相关的优化与配置。经由机器学习,机器人即可知道每次的动作是成功或是失败,亦或是移动到哪里个位置会有更高的成功率等。

根据实验证实,机器人在历经8小时的学习后,分捡成功率可达到90%,这已和一名纯熟的作业人员拥有相当的水平。甚至透过传感器搜集正常或异常工作时的波型、电流等讯息,透过机器学习后便可以检测到人类难以感知的细微变化,并在机器人彻底故障前就提出预警。

与协作型机器人共筑新型态的关灯工厂

在关灯工厂里使用协作型机器人的想法,乍听之下似乎不太可能,因为一般既定印象中,关灯工厂采取无人的自动化生产,因为无人,便不需要照明。但协作型机器可以和人类一起工作,两者看似不可能同时存在。

不过,丹麦协作型机器人厂商Universal Robot(UR)认为,协作型机器人的协作价值应并非只局限于和人类作业,协作型机器人同时因价格合宜、弹性高且易于使用,这些恰好也可运用于新型态的关灯工厂。

UR认为,以台湾制造业型态来说,大部分都还是中小企业,但其自动化预算有限,且工厂规模较小,虽有升级自动化的需求或必要,但却苦于考量投资成本而缩手。

现今市场走向产品多样或应用情境多变的制造趋势,而许多中小企业也面临因缺工难以达成预期的质量和交期,更别说因季节性大单造成的人力作业加倍。因此,UR建议中小型制造业者或新创公司可为特定制程导入关灯式的自动化,这些制程包含不适合人类、或对人类来说不够安全如极高温或有毒气体的环境等。

UR举例,象是有3D打印公司便让协作型机器人持续在夜间工作,负责重复性高、需要快速精准的3D打印机上下料任务,而在夜间关灯仍持续运行的情况下,让设备使用率提高3倍。

如此一来,协作型机器人不但可在白天与人类一同作业,又可在员工回家后的夜间仍持续运行不歇,加上其弹性高且易于使用,即便是小型公司也可善用关灯工厂概念,创造更有效率的产出价值。