机械手臂“智商”瞬间拔高？背后有啥秘密科技

机械手臂“智商”瞬间拔高？背后有啥秘密科技

ZR-ROBOT子锐机器人维修网讯：制造业导入机器人已蔚为风潮，而伴随着使用机器手臂的产业越来越多元，市场对机器手臂的需求也开始出现新的变化。除了外观更小巧、部署方式更弹性外，在各种智慧感测能力的加持下，机器手臂也变得更加聪明，甚至成为智慧工厂不可或缺的一环。

应用需求的转变，正在彻底改变机器人产业的风貌。随着小型加工、电子组装甚至农业、服务业陆续出现机器手臂需求，近年来机器手臂市场上出现了许多新型态产品，也有不少供应商新面孔出现。

在机器手臂应用仍高度集中在汽车自动化生产的时代，机器手臂无不是生人勿近的重型工具设备。但近几年在电子产品组装、甚至农业也开始出现机器手臂需求后，各种可以与人零距离互动的机器手臂开始窜起，并打出协作型机器人的名号与传统机器手臂做出区隔。

1爱普生产业科技事务部副总经理王亮国指出，该公司的机器手臂由于具备高速运动与高精准度特性，在台湾的电子制造业者间有很高的接受度。

电子组装自动化浪潮涌现台湾机器手臂市场起飞

整体来说，机器手臂是一个处于起飞阶段的市场，尤其是在台湾。爱普生(Epson)产业科技事业部副总经理王亮国(1)指出，由于台湾以电子为主力产业，近几年适逢电子业大力导入自动化组装，因此台湾的整体机器手臂市场成长相当亮眼。以爱普生为例，2015年该公司机器手臂出货量就比2014年成长30%。

台湾市场结构的特殊性也反应在客户出货比重的分布上。整体来说，目前全球机器手臂的最主要应用产业仍是汽车产业，电子产业对机器手臂的需求规模还不如汽车业，但爱普生在台湾的机器手臂出货，却是以电子产业客户为主。王亮国评估，爱普生在台湾电子产业所使用的机器手臂市场上，市占率应在5成以上。

能有这么高的市占率，跟爱普生机器手臂事业的发展历史、产品定位，以及公司跟台湾电子产业的深厚渊源有关。王亮国分析，爱普生之所以开始研发机器手臂，原本是为了解决自家电子产品在生产上所遭遇到的问题。因此爱普生的机器手臂，自然很适合应用在电子产品组装上。

也因为这样的历史渊源，加上爱普生本身还拥有QMEMS感测器技术，具备世界一流的动作与高度感应精确度，因此该公司的机器手臂能够快速进行各种精准作业，电子产品组装常见的各种插件作业，都能胜任愉快。

至于商业关系方面，跟其他传统机器手臂厂相比，爱普生也具备主场优势。因为爱普生本来就是电子公司，在台湾也设有采购部门，因此对台湾电子产业链的情况相当熟悉。当爱普生决定把机器手臂自用转外销后，业务关系很快就搭建起来。

机器手臂小型化部署更弹性

关于机器手臂的发展趋势，王亮国认为，整体来说，机器手臂小型化与智慧化，目前看来是必然趋势。

其中，小型化不只是外观尺寸的缩小而已，活动半径缩小也是关键。机器手臂的占用空间与操作半径越小，越能够在生产线上密集部署。传统机器手臂的底座往往比一个人类作业员的肩膀还宽，加上要保留手臂的旋转半径作为安全空间，因此很难在生产线上高密度部署，有时工厂甚至要为了导入机器手臂而对生产线设计进行改造，增加很多成本。

有鉴于此，新一代爱普生机器手臂除了尺寸大幅缩小外，ABB机器人维修，在运动上也变得更灵活，因此旋转半径可大幅减小。王亮国表示，部署一支新手臂所需的空间，大概只跟一名人类作业员所占的空间相当，因此工厂可以不必修改产线布局，直接以机器手臂取代作业员。此外，爱普生新一代机器手臂还可以天吊式部署，亦即将机器手臂固定在天花板上，从上方垂下来作业，增加更多部署弹性。

力觉/视觉进驻机器手臂大举智慧化

除了外观尺寸与运动控制技术的精进外，未来机器手臂所具备的感知能力也会越来越多元。目前机器手臂与机器视觉技术搭配运用的案例，已经越来越多，甚至出现视觉引导机器人(VisionGuidedRobot，VGR)这个新名词。

2NI行销工程师吴维翰表示，在机器人控制领域，开放的LabView开发环境受到许多系统整合开发者的好评。

国家仪器(NationalInstrument，NI)行销工程师吴维翰(2)表示，利用机器视觉来引导机器手臂作业的概念，已经发展了一段很长的时间。其基本概念很简单，就像我们常看到的夹娃娃机一样，只是以摄影机取代人的视觉去引导爪子抓取物件。

不过，这类系统在实作时，依据实际需求与作业现场的状况，可能会变得非常复杂。一般来说，视觉引导机器人的视觉系统需要相当稳定的环境光源，如果环境光源本身经常出现变化，机器视觉的判定准确度就会受到影响。因此，视觉引导机器人的作业环境光源必须有一定控制，例如搭配现场补光系统。

机器视觉业者康耐视(Cognex)应用工程师林楷威则指出，对VGR应用而言，摄影机能否提供稳定的输出结果是最关键的变数，拍摄的角度、环境的变化、组装品的品质及产品的多样性，都会对机器视觉造成的挑战。除了环境控制外，康耐视也发展出Patmax演算法，其稳定性与可靠性已被长期验证，广获各家机器手臂厂商认可。

针对样品参差不齐造成无法取得黄金样本(GoldenSample)的情况，康耐视Patmax演算法具备Autotune功能，能够于多个品质不良的样本中截取出正确的特征；在应对产品多样性方面，Patmax演算法则可支援Multi-Model，能够更便利的寻找多个不同的产品。

大量的VGR系统必须简单且快速部署，其中Vision与Robot的校正为相当重要的关键；康耐视使用独家专利的校正片，透过此技术可快速且精准的解决镜头型变及视觉手臂校正问题。

Vision与Robot为两个不同的领域，于产品选择与技术整合上具有一定的困难度。为了进一步满足制造业者对VGR的需求，康耐视即将出CognexVRGSystem套装软体，透过Close-loop技术充份让视觉引导机器人达成工厂智动化。

此外，目前的机械手臂系统不只具备视觉，力觉感测也已经是标准配备，可以感测手臂对物件施加的力量，或是物件对手臂回馈力道。这项功能对于用机器手臂来检测产品或执行精密加工任务，是非常关键的能力。

机器手臂整合机器视觉或力觉感测，虽可让机器手臂变得更加聪明，以便执行各种复杂任务，但也会使机器手臂系统的整合建置难度增加，更考验导入者的软体能力。吴维翰表示，NI在机器手臂领域，有许多专业的第三方合作夥伴，可针对机器手臂控制做客制化开发。透过开放的LabView环境，这些合作夥伴所开发的机器手臂方案不只具备机器视觉或力量感测，ABB机器人维修，还可以搭载雷射表面扫描等模组，来检测产品的表面瑕疵状况。