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【專家觀點】 手眼更協調 鷹眼機器人取物再添慧根

不管是視覺型還是AI化的機械手臂,都已在生產線上展現「1+1」的加乘效益。工研院

全球製造業面臨人力短缺及少量多樣生產模式的挑戰,生產線大量導入自動化,帶動機器人產業發展。根據日本富士經濟全球工業機器人市場規模報告指出,機器人產值預估於2025年達267億美元,是2018年的2.5倍,智慧工廠的產值也將於2025年達到628.5億美元,相較2018年成長3倍,顯然愈來愈聰明的機器人,是製造業升級轉型智慧工廠的重要角色。

全球工業用機器人以機械手臂為主,又以較能靈活運動的多關節機械手臂最具加工優勢,近年來,為了讓傳統的多關節機械手臂能夠多樣化加工、取物,市面上已有結合視覺感測技術的3D視覺型機器人,以及具備深度學習技術的AI機器人,提升生產線上的工作效率。

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工研院智慧微系統科技中心執行長朱俊勳。工研院

3D視覺型機器人就好比替機械手臂裝上銳利雙眼,結合3D視覺所研發的「3D智慧視覺感測技術」則能夠在任意空間環境下,可快速辨識場域內各項3D複雜的環境樣貌,讓機械手臂「手、眼」更協調,在短短幾分鐘內完成產線上的定位架設,不必像傳統機械手臂裝設動輒需要調校數小時,大幅度減省上線時間。

為什麼機械手臂需要快速辨識3D複雜的環境樣貌?簡單來說,就是要讓機械手臂能夠「看著辦」,傳統機械手臂只能依照預設的程式指令,在固定的移動軌跡之間做重複性動作,例如重複「取螺絲、放螺絲」,如果螺絲擺放的方式不同,像是從平整排放變成堆疊排放,或是想要同時取放不同表徵的多樣化物件,失誤率就會大幅提升。

因此,當機械手臂結合「3D智慧視覺感測技術」這類視覺感測技術,就能聰明判別物件的顏色、形狀、質地和空間深度位置,並可做到即時掃描立體場景以及辨識物件姿態,還可快速計算出深度攝影機與手臂的距離落差,進而調校距離落差,提升取放物件的成功率。

AI機器人則像是替機械手臂安裝能自主思考、學習的大腦,過去在更換產線時,一般業者平均要花1~2週撰寫和修正控制程式,每當更換生產線或更換物料,就需要重新設計取物方法,因此工研院的另一項「AI機器人自主學習工件取放」技術則能讓機械手臂「手、腦」並用,利用AI模擬軟體自主學習夾取方式,僅需約12小時的時間,隔天便能換工件上機,再作小幅度調教應用到實際手臂,大幅縮短更換新工件的時間。

工業機器人技術持續進步,透過跨域技術的整合,不管是視覺型還是AI化的機械手臂,都已在生產線上展現「1+1」的加乘效益,或許有人會問,是不是可以進一步整合成「1+1+1」呢?答案是肯定的,只不過,整合技術不像變形金剛,說合體就合體,要將不同廠牌的技術產品all in one整合在一起,需有完善的系統整合能力,快速進行系統測試、除錯,才能產出符合成本效益的理想成果。

著眼於全球市場脈動,目前工研院也透過穩固的技術研發基礎與強韌的系統整合實力,已開發出全球第一台標準配置的3D視覺協作型機器人,讓機械手臂、3D視覺感測、AI人工智慧三者手、眼、腦協調並用,大幅減少人力成本、提升生產效率,加速製造業數位轉型。(本文作者為工研院智慧微系統科技中心執行長朱俊勳)

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