满足智能制造需求 EPSON推出革命性机械手臂
- 吴冠仪/台北
谈到工厂自动化,多数人脑海中浮现的第一个印象就是产线中快速摆动的机械手臂,近年来智能制造浪潮席卷制造业,不但各工业大国的机械手臂导入开始加速,各种自动化技术与智能化设计也开始与之整合,EPSON近期推出的各项产品,就可看见此趋势。
作为机械手臂大厂,Epson在技术面不断精进,台湾爱普生科技产业科技事业部总经理王亮国表示,以近期推出具有智能的「AI自主性双臂机器人」WorkSense为例,就是目前产业中规格最高,与人类反应最接近的机种,不过这几年市场上已有多款工业型双臂机器人,多数人难免会质疑,双臂机器人与两只单臂同时运作的差异何在?
对此其重点在于结合性与关联性,两只单臂组装同一工件时会无法同动运作,例如最简单的锁螺丝,其动作会是一只手臂拿着螺母不动,另一手将螺丝套入并转动,而真正的双臂机器人则是两手会同时作动,分别拿着螺母与螺丝的手臂相互配合,并且同时转动,这种同动的特色在实际应用时,不但可提升产线效能,同时也让组装更具弹性。
眼、手、脑兼具 双臂机器人智能十足
Epson「AI自主性双臂机器人」WorkSense的另一个重点是手臂的负重能力。王亮国表示,目前市面上双臂机器人的应用,仍多在精细度需求较高的组装在线。
不过即便如此,产线中的物件仍有一定重量,竞争厂商的双臂机器人负重多在500 g左右,若再扣除夹治具本身的重量,双臂机器人实际可夹取的物件种类则变得相当有限,这也进一步限缩了其应用的弹性,WorkSense其单臂则可负重3 kg,且其夹治具都已设计在内,对制造业者来说,其应用空间更大。
除了负重之外,近年来工业型机械手臂的另一设计重点是与机器视觉的整合,透过眼与手的沟通协调,让机械手臂的动作更灵活,目前市场上视觉与手臂搭配的做法是1只手臂搭1个摄影镜头,而WorkSense则足足有6个镜头,其中4颗内建于机器人头部,由上往下照射,可对物件建立起3D立体影像。
王亮国指出,镜头就相当于人眼,若闭上1只眼睛,人眼就只能看到平面影像而无法判别远近,镜头也是如此,2个镜头同时拍摄,影像才具有景深的3D效果,而双臂机器人若有3D影像再搭配上AI,其应用就会被快速拓展出来,例如在生成手臂路径时,系统不必另外写程序,手臂就会自动避开障碍物。
除了头部的2个镜头外,WorkSense也分别在两只手臂上建置镜头,再加上精度可高达10 g的力觉传感器与AI,这款具有「思考、识别与力量控制」的双臂机器人可媲美人类进行作业。
王亮国表示,「AI自主性双臂机器人」WorkSense共有15轴关节,其中2只手臂各有7轴,另外1轴则在腰部,其旋转幅度达到180度,强化机器人的操作范围,可顾及前、左、右方的工作台面,再加上具有AI与3D视觉,其动作就可非常细腻与弹性。
对机械手臂来说,AI与3D视觉的优势在于具有自主智能的应用,过去机器人必须要透过工程师的程序撰写才能避开障碍物,现在则是透过3D视觉和AI即可自动判断。
此一特色若应用于生产线时,即可为制造业者带来诸多优势。过去没有搭配视觉的手臂,必须先在流水在线将料件排列于固定位置,设计专用机构,再由手臂逐一夹取,WorkSense则只要将料件散置在供料盘上,藉由视觉与手臂的搭配,即可自行调整夹取位置,不但让产线更有弹性,也可省去流水在线因不同治具而产生费用,其成本效益尤其在小量多样产品的自动化生产上更具优势。
少量多样制造浪潮 高弹性将成重点
王亮国指出,在产在线不同的产品所对应的治具亦不相同,在过去少样多量的制造时代,治具种类需求少,大量制造后,产品所摊提成本不高,大多数业者仍可负担,如今少量多样化逐渐成为趋势,使得产线所需的治具种类增加,但消费者的商品消费量却降低,导致产品的成本不断攀升,对于制造业者来说,若机械手臂可减少治具的需求,则相当具有吸引力。
此外,WorkSense不需要资深工程师即可操作,目前在制造业中,资深工程师的人才短缺,这种具有AI功能的机器人,除可降低工程师的工作负担外,也可让业者在缺乏工程师的状况下,依然快速导入自动化架构。
不过王亮国也坦言,WorkSense虽适用于少量多样的生产线,但这类型生产模式在制造业上的不确定性偏高,难以估算需求何时会出现,而机械手臂不但需要购入费用,后续的维修也需编列成本,对中小型企业来说会是一笔负担。
对此Epson也依需求状况推出租赁方式,当企业接获订单有需求时,可透过短期租赁方式使用此设备,如此便可免去初次购置与后续的维修成本,大幅增加产品的价格竞争力。
WorkSense是集Epson在机械手臂领域最高技术之大成的产品,王亮国表示,从此产品就可看出该公司在机械手臂的技术实力,未来相关技术如AI、3D视觉等,也都会移转到Epson旗下的机械手臂中。
目前WorkSense主要应用设定在高精密的3C产品组装,此外,亦努力往操作环境对于人体有可能造成不良影响的产业,如化工、生技等,对于未来的应用需求,王亮国认为将会逐渐浮现。
N6全面进化 摺叠式机械手臂实用性大增
除了双臂机器人WorkSense之外,Epson在2018年也推出了另一款新产品–摺叠式六轴机械手臂N6,此系列机种在2017年的自动化展已有展出,2017年所展示的N2,2018年则为N6,两者的主要差异在于负重不同,N2的负重为2.5 kg,N6则为6 kg。
摺叠式机械手臂是Epson的专利,2017年推出的N2为全球首款摺叠型机械手臂,其最大的优势在于节省空间,王亮国指出,现在制造业的产线已逐步升级为自动化,由机械手臂取代作业人员,但一般机械手臂的运作空间需求大,无法直接置入原本作业人员的空间,若为导入自动化,反而使整体生产线必须重新设计配置,将耗费极大成本。
EPSON的N2摺叠式机械手臂的运作宽度则只有60厘米,产线升级自动化时,只须直接于旧有空间内放置机械手臂,对企业的影响降到最低,而且N6的手臂长达1米,作业空间可向上发展,因此产在线的料件可以往上堆叠,过去传统工作站若有扩充需求,大多只能横向扩展,若改为N6则可充分利用上方立体空间,让产线面积与空间的运用更有效益。
除了双臂机器人与摺叠式机械手臂等高端产品外,Epson也积极强化初阶产品,由于多数制造业者仍只想用简单的机械手臂取代重复性高的工作,对此Epson在2017年推出了四轴SCARA 机械手臂T系列T3,2018年则推出T6,使负重能力由3kg提升至6kg,王亮国指出,随着智能制造的落实,机械手臂在制造业导入的种类数量不但将快速增加,智能化程度也会逐渐提升。
未来Epson将致力于产品的多样化,除了手臂之外,也将提供周边设备包括如力觉、视觉等各种配件组合,加上顾问谘询的整体解决方案模式,协助台湾厂商顺利转型智能化。
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