[解密科技寶藏] 誰說機械手臂一定得進口?工研院打造手眼力機器人,輕鬆解決人工短缺問題

by 陳寗
2015.07.15 08:32PM
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【解密科技寶藏-創新科技專案】
最近跟機器人有關的新聞好多,像是車廠員工不小心被機械手臂給撞死了(驚悚!)、然後是美國 MegaBots 公司搞出了一架戰鬥機器人並向日本水道橋重工下戰帖 ... 不過不管大家怎麼想,現在最常見的機器人依然不是鋼彈等人型機器人,而是我們常常可以在影片、報章雜誌、網站上看到的「工業機械手臂」。

一般來說,工業機械手臂大多從日本或歐美引進,價格高昂成本破表那是一定要的!不過這樣的東西難道我們就做不出來嗎?好歹我們中華民國也是自己做出戰鬥機飛上天的國家好嗎?這個月的「解密科技寶藏」要帶大家來看看到底台灣做出來的工業機械手臂有多厲害,還有最重要的 ... 真的有廠商採用嗎?

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今天要介紹的機械手臂有個很好玩的名字「手眼力協調機器人」... 是的,他的名字就叫做「手眼力協調」!這套由工研院機械與系統研究所一手打造的高精密機械手臂擁有非常像是幼兒教育的名稱,但實際上卻說明了他是一架「能看到東西」且能「協調自己動作」的智慧型機械手臂,比起只能單一方向把東西從一頭拿到另一頭的機械手,這套「手眼力協調機器人」不僅能勝任一般機械手臂的工作,還能做到一般型號所做不到的「不規則物體夾取」等特殊功能。

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如果你還不知道什麼是機械手臂 ... 那你可以看一下上圖。上圖模擬了一般電路板生產流水線,圖中那直立的大傢伙就是今天的主角「手眼力協調機器人」!這具手臂的工作就是在電路板被送到自己面前時,自動把放在一旁的零件夾起來並放到電路板上插好,把過去必須由人工完成的零件組裝流程改由機械手臂完成,不僅可以解決人力資源緊張的問題,由電腦控制的組裝流程也能提高組裝精準度。

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看完了「手」的部分,那麼就再進入「眼」吧!一般來說,機械手臂只會依照初始的設定工作,並不會判別「自己到底夾了什麼東西」。不過這套手眼力機器人就不一樣了,在這套機械手臂上多了「眼睛」,也就是如上圖中的攝影機。這具攝影機會判斷自己到底夾了什麼、夾取的方向對不對、安裝的位置與對象是否正確等等。

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舉例來說,過去的機械手臂只能夾取「排排站好的零件(不排好就會夾不準)」,因此向上圖這樣一大堆不規則形狀的東西放在盒子裡時就無法使用機械手臂夾取,而必須改由人工輔助的方式進行。不過現在透過手眼力協調機器人的攝影機輔助,機械手臂就能自動針對零件區做立體掃描,並判斷該使用何種角度才能正確夾起零件,大幅減低傳統機械人所需要的輔助人力。

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說完手眼,最後就是「力」了。傳統的機械手臂只能做單一、沒有變化的夾取動作,且也無法精確地針對被夾取物品的軟硬做適當的夾力調整,因此必須時時關注機械手臂動作,並針對夾力做適度的調整以避免破壞零組件。不過工研院既然都能針對奇形怪狀物體做出「看得見東西」的機械手臂,那麼會自動調整夾力的夾子也就只是小菜一碟啦~手眼力協調機器人能自動針對被夾物品的質地、軟硬度調整適當的夾力,避免把零組件給夾爆了。

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設定機械手臂的動作是件麻煩的事情,不過現在手眼力協調機器人既然已經能自動調整夾力、自動判斷零組件位置與方向,那麼在預先設定上所需注意的參數就少掉不少了。因此手眼力協調機器人的設定方式非常直觀 —— 直接由人手帶著這支機器手臂做一次該做的動作,然後他就會自己學起來了!上圖是研究人員正在「訓練」機器人動作的畫面,這位先生直接用手抓著手眼力協調機器人做一次他該做的動作,之後 ... 機器人就自己學會了,真是太神奇了!

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目前台灣已經有不少電腦週邊廠商採用這套手眼力協調機器人作為工廠生產設備,不僅大幅降低人工需求、減緩台灣因為缺工問題(這真的很扯,一堆人喊找不到工作、一方面工廠又請不到人)而造成的生產困境,同時機器人能 24 小時不停工作的特性,也可避免「血汗勞工」的問題發生。若未來工研院能開發出更精密、速度更快、能做的動作更多的機器人,那麼用下一代的「手眼力協調機器人」來組裝 iPhone 也不是不可能的事情囉!

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另外,由於手眼力協調機器人是一套擁有多種感測能力的機械手臂,因此他不僅能分析自己要夾取的東西,同時也能對自己的動作是否異常、是否撞到不該撞的東西(像是那位可憐的車廠員工)做偵測,當發生意外碰撞時就會自動停止動作以避免工安問題發生,相較於傳統的機械手臂,工研院「手眼力協調機器人」將會是能更進一步取代人力的高智慧型生產機器人。

下面是這套手眼力協調機器人的介紹影片,有興趣看機器人怎麼工作的朋友可以點來看看:

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作者:陳寗@癮科技

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