機器手臂多元運用與發展
- 陳玟茹/台北
隨著科技進步及少子化、高齡化趨勢,未來對機器人之需求與日遽增。智慧型機器人及自動化是高度跨領域的學門,更是整合機械、電機電子、資訊通訊及自動化等學術理論與應用技術,其產業關聯性高,具備火車頭產業特性,且應用領域廣泛,為智慧生活加值,提升生活品質。
根據國際機器人協會(International Federation of Robotics;IFR)的定義,機器人可分「工業機器人」與「服務機器人」兩大類。工業機器人主要運用在汽車、面板、晶圓等各種製造業廠房中,負責焊接、組裝、搬運以及包裝等;而服務機器人則比較偏向保全、伴侶、教育以及醫療照顧等方面。
機械手臂(robotic arm)則是具有模仿人類手臂功能並可完成各種作業的自動控制設備,這種機器人系統有多關節連結並允許在平面或三度空間進行運動或使用線性位移移動。構造上由機械主體、控制器、伺服機構和感應器所組成,並由程式根據作業需求設定其一定的指定動作。機器人的運作由電動機驅動移動一隻手臂,張開或關閉一個夾子的動作,精確的回饋至可程式邏輯的控制器。這種自動裝置機械以完成「腕部以及手部」的動作為主要訴求,由熟練的操作者將作業順序輸入後,就能依樣照作並且反覆完成無數次的的正確規律運作。
機器手臂三維運動的特性,更是目前最廣泛應用的自動化機械裝置。多軸機械手臂的開發與應用對於節省人力、取代危險工作環境、甚至提升精密加工能力都有很大的幫助。
史陶比爾(Staubli)推出最新TP80快速取放機器人,以更低的成本提供包裝市場更高的運送速度,每分鐘可達200次快速取放。這款創新的新型機器人更加敏捷、重量更輕,又可同時提供極快的處理時間,即使「貫穿整個工作範圍」都能保持一致的重複精度,性能超越競爭對手的並聯式三軸機器人。簡易的底座或壁掛式安裝,皆毋需巨大而昂貴的龍門支架,進一步提升機器人的成本效益且更易於整合。額外的優勢包括細長的前臂,可用於進入機器槽狀開口以及保護罩,和內藏式的電線和氣管。
TP80快速取放機器人擁有價格競爭力,為眾多的應用提供具有經濟效益的替代方案,卻不犧牲品質、耐用性或性能。除了包裝業者之外,此款機械手臂亦適用於像是光電?太陽能、製藥、消費品和食品等產業的需求。典型應用包括高速取放、組裝、物流、包裝和機器管理。
而多軸式機械手臂亦廣泛應用於汽車製造商、汽車零組件與電子相關產業。不只提升產品技術與品質,初期工作大多可以藉由機械手臂來完成。機械手臂的精準、零誤差,對於產品的品質掌握自然擁有其優勢,減少品管所花費的時間與人力。工業應用上,以裝配、加工、熔接、切削、加壓、貨物搬運、檢測…等,全球目前產業使用量是以汽車、汽車零組件、化工、橡膠和塑料等最大。
如今機器手臂應用已越來越多元化,各先進國家為了提升機器人的技術水準,都會推廣機器人產業與創立相關聯盟,並特別針對工業以外的領域進行推廣,例如:醫療、服務、生活方面…等。以醫療為例,有許多大型醫學中心使用以手動操控方式之機械手臂,結合顯微影像顯示系統所結合的手術型機器人。機械手臂的研發也朝向節省人力、減少人類暴露在危險的工作環境、甚至進行更加精密的工作或是輔助操作。機械手臂的技術發展都是為了讓人類在工作與生活中更加便利。