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Energy Taiwan

滿足智慧製造需求 EPSON推出革命性機械手臂

  • 吳冠儀
Epson產業科技事業部總經理王亮國指出,「AI自主性雙臂機器人」的AI與3D視覺技術未來將延伸應用在該公司其他機械手臂上。

談到工廠自動化,多數人腦海中浮現的第一個印象就是產線中快速擺動的機械手臂,近年來智慧製造浪潮席捲製造業,不但各工業大國的機械手臂導入開始加速,各種自動化技術與智慧化設計也開始與之整合,EPSON近期推出的各項產品,就可看見此趨勢。

作為機械手臂大廠,Epson在技術面不斷精進,台灣愛普生科技產業科技事業部總經理王亮國表示,以近期推出具有智能的「AI自主性雙臂機器人」WorkSense為例,就是目前產業中規格最高,與人類反應最接近的機種,不過這幾年市場上已有多款工業型雙臂機器人,多數人難免會質疑,雙臂機器人與兩隻單臂同時運作的差異何在?

對此其重點在於結合性與關聯性,兩隻單臂組裝同一工件時會無法同動運作,例如最簡單的鎖螺絲,其動作會是一隻手臂拿著螺母不動,另一手將螺絲套入並轉動,而真正的雙臂機器人則是兩手會同時作動,分別拿著螺母與螺絲的手臂相互配合,並且同時轉動,這種同動的特色在實際應用時,不但可提升產線效能,同時也讓組裝更具彈性。

眼、手、腦兼具 雙臂機器人智慧十足

Epson「AI自主性雙臂機器人」WorkSense的另一個重點是手臂的負重能力。王亮國表示,目前市面上雙臂機器人的應用,仍多在精細度需求較高的組裝線上。

不過即便如此,產線中的物件仍有一定重量,競爭廠商的雙臂機器人負重多在500 g左右,若再扣除夾治具本身的重量,雙臂機器人實際可夾取的物件種類則變得相當有限,這也進一步限縮了其應用的彈性,WorkSense其單臂則可負重3 kg,且其夾治具都已設計在內,對製造業者來說,其應用空間更大。

除了負重之外,近年來工業型機械手臂的另一設計重點是與機器視覺的整合,透過眼與手的溝通協調,讓機械手臂的動作更靈活,目前市場上視覺與手臂搭配的做法是1隻手臂搭1個攝影鏡頭,而WorkSense則足足有6個鏡頭,其中4顆內建於機器人頭部,由上往下照射,可對物件建立起3D立體影像。

王亮國指出,鏡頭就相當於人眼,若閉上1隻眼睛,人眼就只能看到平面影像而無法判別遠近,鏡頭也是如此,2個鏡頭同時拍攝,影像才具有景深的3D效果,而雙臂機器人若有3D影像再搭配上AI,其應用就會被快速拓展出來,例如在生成手臂路徑時,系統不必另外寫程式,手臂就會自動避開障礙物。

除了頭部的2個鏡頭外,WorkSense也分別在兩隻手臂上建置鏡頭,再加上精度可高達10 g的力覺感測器與AI,這款具有「思考、辨識與力量控制」的雙臂機器人可媲美人類進行作業。

王亮國表示,「AI自主性雙臂機器人」WorkSense共有15軸關節,其中2隻手臂各有7軸,另外1軸則在腰部,其旋轉幅度達到180度,強化機器人的操作範圍,可顧及前、左、右方的工作檯面,再加上具有AI與3D視覺,其動作就可非常細膩與彈性。

對機械手臂來說,AI與3D視覺的優勢在於具有自主智慧的應用,過去機器人必須要透過工程師的程式撰寫才能避開障礙物,現在則是透過3D視覺和AI即可自動判斷。

此一特色若應用於生產線時,即可為製造業者帶來諸多優勢。過去沒有搭配視覺的手臂,必須先在流水線上將料件排列於固定位置,設計專用機構,再由手臂逐一夾取,WorkSense則只要將料件散置在供料盤上,藉由視覺與手臂的搭配,即可自行調整夾取位置,不但讓產線更有彈性,也可省去流水線上因不同治具而產生費用,其成本效益尤其在小量多樣產品的自動化生產上更具優勢。

少量多樣製造浪潮 高彈性將成重點

王亮國指出,在產線上不同的產品所對應的治具亦不相同,在過去少樣多量的製造時代,治具種類需求少,大量製造後,產品所攤提成本不高,大多數業者仍可負擔,如今少量多樣化逐漸成為趨勢,使得產線所需的治具種類增加,但消費者的商品消費量卻降低,導致產品的成本不斷攀升,對於製造業者來說,若機械手臂可減少治具的需求,則相當具有吸引力。

此外,WorkSense不需要資深工程師即可操作,目前在製造業中,資深工程師的人才短缺,這種具有AI功能的機器人,除可降低工程師的工作負擔外,也可讓業者在缺乏工程師的狀況下,依然快速導入自動化架構。

不過王亮國也坦言,WorkSense雖適用於少量多樣的生產線,但這類型生產模式在製造業上的不確定性偏高,難以估算需求何時會出現,而機械手臂不但需要購入費用,後續的維修也需編列成本,對中小型企業來說會是一筆負擔。

對此Epson也依需求狀況推出租賃方式,當企業接獲訂單有需求時,可透過短期租賃方式使用此設備,如此便可免去初次購置與後續的維修成本,大幅增加產品的價格競爭力。

WorkSense是集Epson在機械手臂領域最高技術之大成的產品,王亮國表示,從此產品就可看出該公司在機械手臂的技術實力,未來相關技術如AI、3D視覺等,也都會移轉到Epson旗下的機械手臂中。

目前WorkSense主要應用設定在高精密的3C產品組裝,此外,亦努力往操作環境對於人體有可能造成不良影響的產業,如化工、生技等,對於未來的應用需求,王亮國認為將會逐漸浮現。

N6全面進化 摺疊式機械手臂實用性大增

除了雙臂機器人WorkSense之外,Epson在2018年也推出了另一款新產品–摺疊式六軸機械手臂N6,此系列機種在2017年的自動化展已有展出,2017年所展示的N2,2018年則為N6,兩者的主要差異在於負重不同,N2的負重為2.5 kg,N6則為6 kg。

摺疊式機械手臂是Epson的專利,2017年推出的N2為全球首款摺疊型機械手臂,其最大的優勢在於節省空間,王亮國指出,現在製造業的產線已逐步升級為自動化,由機械手臂取代作業人員,但一般機械手臂的運作空間需求大,無法直接置入原本作業人員的空間,若為導入自動化,反而使整體生產線必須重新設計配置,將耗費極大成本。

EPSON的N2摺疊式機械手臂的運作寬度則只有60公分,產線升級自動化時,只須直接於舊有空間內放置機械手臂,對企業的影響降到最低,而且N6的手臂長達1公尺,作業空間可向上發展,因此產線上的料件可以往上堆疊,過去傳統工作站若有擴充需求,大多只能橫向擴展,若改為N6則可充分利用上方立體空間,讓產線面積與空間的運用更有效益。

除了雙臂機器人與摺疊式機械手臂等高階產品外,Epson也積極強化初階產品,由於多數製造業者仍只想用簡單的機械手臂取代重複性高的工作,對此Epson在2017年推出了四軸SCARA 機械手臂T系列T3,2018年則推出T6,使負重能力由3kg提升至6kg,王亮國指出,隨著智慧製造的落實,機械手臂在製造業導入的種類數量不但將快速增加,智慧化程度也會逐漸提升。

未來Epson將致力於產品的多樣化,除了手臂之外,也將提供週邊設備包括如力覺、視覺等各種配件組合,加上顧問諮詢的整體解決方案模式,協助台灣廠商順利轉型智慧化。