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传统工业机器人纷朝协作化发展 机器手臂泛用、高弹性将成重点

传统工业机器人大厂也尝试投入协作机器人的研发与制造。李建梁

自动化需求升温无疑为机器人市场再添助力。其中,协作型机器人近年更是大出锋头,除了UR、达明等市场新秀,传统工业机器人大厂也尝试投入协作机器人的研发与制造。而身为工业机器人大国的日本也不缺席,包括发展较早的发那科、安川电机外,三菱电机、爱普生(Epson)等则是在近一、两年陆续投入协作机器人市场。

去年初投入协作型机器人事业的三菱电机,于今年5月出资于2016年美国波士顿成立的新创企业Realtime Robotics,其擅长机器人运动规划的专用处理器与软件,可实时辨识周遭环境并加以因应。在三菱电机即将推出的协作型机器人中,就把原有工业机器人技术搭配Realtime Robotics的运动规划技术,让新的协作机器人除了可察觉障碍物并加以回避之外,还能在不中断的情况下顺利继续工作。

而爱普生的策略则是希望结合协作型机器人与传统工业机器人两大阵营的优势。台湾爱普生机械手臂事业部总经理王亮国表示,协作型机器人的优势在于安全与易操作性,而传统工业机器人则是强调速度与精度,但对于业界而言,最好的解决方案不应该是协作型或工业型二择一的选择题,而是要能兼顾两大阵营的优势才是市场需求所在。

因此爱普生未来可能走向以工业机器人为核心,但以落实工业机器人协同化为目标,让工业型机器人不只具备速度与精度优势,亦透过如感测技术融入协作型机器人拥有的简单与安全特质。举例来说,协作型机器人虽可直觉地透过手动拖曳式教导,但其精度受限,因此爱普生透过力觉感测让机器手臂精确感应手指末端的微小力量,藉此驱动手臂移动。

此外,王亮国也指出,一般有少量多样需求的制造业者对于部署自动化相当头痛,主要是因为业者没有经济规模,不管生产一个产品还是数万个产品,都还是需要针对料件固定摆放,设计如夹治具的专用机构,而这对业者本身一定会造成固定成本支出。因此未来诉求弹性生产,生产设备与机具一定要尽可能朝向弹性多功能发展,以泛用型取代专用型设计。

举例来说,现有机器手臂与生产线配合的运行方式是利用夹治具针对工件进行固定与定位,不过此方式一来弹性不足,由于所有生产流程都已设定好,要换线必须大费周章重新设定,其次是需要治具成本,过去大量生产下制程换线的频率不高、产品样式少,治具可被大量重复使用,均摊下来成本也不高。

但现在的生产模式诉求少量多样或多量多样的弹性生产,在此情况下,换线和夹治具的问题就被凸显出来,除了硬件成本外,换线所耗费的人力与时间又是另一项成本。因此为解决此问题,机器手臂与3D视觉两种技术的集成也衍生新的市场需求。可减少夹治具的使用。

对于机械手臂来说,集成3D视觉的优势在于可协助其达到自适应。透过视觉比对辨识物件方位,即便来料散置,机器手臂也能自行调整夹取位置,可减少治具使用,其成本效益尤其在少量多样的自动化生产上更具优势。而对于制造业者来说,越是弹性的生产设备越是不需特别针对工件设计专用机构,若机械手臂可减少治具的需求,则相当具有吸引力。

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