【解密科技寶藏】產業回流關鍵!國產「手眼力協調機器人」讓勞工不再血汗!

by 陳寗
2015.11.10 12:35PM
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是【解密科技寶藏】產業回流關鍵!國產「手眼力協調機器人」讓勞工不再血汗!這篇文章的首圖

【解密科技寶藏-創新科技專案】還記得先前跟大家介紹過的國產機械手臂「手眼力協調機器人」嗎?如果忘了也沒關係,先複習一下即可:[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

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話說「解密科技寶藏」這個專題本應該到上次最後一篇雲端服務之後就告一段落,不過因為機器人的議題實在太夯了(是因為很帥嗎?),所以工研院的專訪將繼續延伸下去,針對這個議題再做三篇專文介紹,分別是這篇「研發緣起、團隊、特色簡介」、下一篇「工研院研發優勢、機器人特色深入探討」、以及最後一篇「動手玩!!!!」。

三篇文章將跟大家徹底介紹這堪稱台灣工業未來希望的手眼力協調機器人,不僅讓大家瞭解我們工研院的強悍研發實力,同時也希望大家 ... 別再老是唱衰台灣了,台灣也是很棒的好嗎?

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為什麼工研院要研發機械手臂呢?是因為吃飽太閒嗎?(廢話當然不是)

其實工研院一直以來都在從事與台灣產業發展相關的先端技術研發,但機械手臂卻是直到近十年左右才開始研發的項目。過去工研院機械相關研發部門一直著重於服務用機器人技術開發,也就是我們常常能在日本相關新聞上看到的照護機器人、掃地機器人、服務生機器人等等。不過因應台灣工業外移、以及產業重心逐漸往高科技產業轉移,工研院開始將研發重心轉向高科技產品生產的核心技術:機械手臂。

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嚴格說起來,機械手臂並不是什麼近幾年才有的先端科技,而是早在電腦還需要插卡輸入程式的年代就已經投入生產線的科技老前輩。但在過去受限於產業類型、以及控制機械的精密度等問題,機械手臂一直都只能用於汽車生產等大型生產設備上,並無法直接投入高科技設備生產之中。

因此我們可以看到,直到今天 Siri 都已經能像個人一樣跟你打情罵俏了,但製造 Siri 的宿主 iPhone 時依然必須倚賴富士康數十萬血汗勞工的雙手才能完成組裝,仍無法實現過去我們在科幻小說、漫畫裡看到的那種「無人工廠」,再怎麼高科技的設備目前仍然要依靠人手組裝生產才能完成

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高科技設備無法自動化生產?那晶圓廠都在幹麻?

其實這個問題我也很好奇,因為像晶圓、或是主機板等都是全自動化生產的,為什麼還會說自動化生產有很大的困難呢?針對這個問題,工研院機械與系統研究所的智慧機器人技術組組長郭子鑫先生給了我一個我過去從沒想過的解答:因為那些傳統自動化生產跟機械手臂是完全不一樣的概念!原來過去我們很習慣地把「材料放進去就會變成成品跑出來」這件事歸類到自動化生產的分類之中,但對於真正的機械開發團隊來說,晶圓、主機板那種產品的生產流程只是「傳統自動化生產」,也就是一台專用機器把產品生產出來,跟能夠透過更新程式、裝備對不同產品重新制定生產流程的機械手臂是不一樣的。

簡單的說,傳統自動化生產雖然也是自動化,但變化較少,設備一造好就只能生產一樣東西不能任意更改,只適用於特定產品,無法套用到所有產品的自動化生產流程;相反地,機械手臂能隨時更改設定以符合新產品的生產流程,能符合現在講究小量客製化生產、或是智慧型手機這類生命週期極短(有些甚至短到只有半年)等消費性電子產品的製造需求。

因此傳統自動化固然重要,但如果要真正做到全面性的自動化生產,那麼機械手臂將會是工業發展的下一個重心、同時也會是革新工業流程的新希望。

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什麼樣的機械手臂,才能符合當今工業生產流程的需求呢?郭組長的回答很簡單,就是「更像人類」四個字。

由於機械手臂的研發目標,就是能取代目前仍然必須倚賴人手操作的精密組裝流程,因此要讓機械手臂的動作模式更像人類,就是機械手臂能否順利投入生產流程的重要關鍵。而其中機械手臂是否能夠真正貼近人類的首要條件,就是機器人「自己必須能看得見」,也就是機械手臂必須能自己判斷夾取、或是正在操作的東西是不是符合預先設定的條件,因此必須賦予機械手臂「看」的能力。

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為什麼機器人要看得見呢?

其實很簡單,因為過去我們熟知的自動化生產都必須倚賴大量的輔助設備才能進行,例如把晶片用卷軸的方式收納起來,再用自動化機械帶動卷軸將晶片放置到電路板上,一切都必須事先安排好,才能使自動化生產得以持續進行,對於可生產的設備品項而言,限制是非常非常巨大的。

對於像上圖這種小型金屬加工業來說,工廠根本不可能自動把所有零件(例如上面的螺帽套筒)像晶片那樣弄成卷軸一般的形式供自動化設備取用,因此過去必須僱用專人將脫膜生產完成的零件一個一個用眼睛判斷方向、再用人手將零件一個個地擺到生產用的料件盤上,不僅浪費人力、同時也是件超級無聊的工作。

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因此為了能讓機械手臂執行過去那些「人工限定」的工作,就必須讓機械手臂看得見。為此,工研院智慧機器人技術組的成員們(就是本文首圖的那些年輕人們,真的很年輕!)從機械手臂動作、感應器、到視訊連接、影像偵測、3D 影像識別等技術通通從零出發,成功打造出能藉由多組視訊鏡頭讀取影像,並利用工程 CAD 圖判斷料件狀態、位置、角度、甚至「有沒有夾錯零件」的手眼力協調機器人系統,讓機器人不再只是盲目工作的設備,而是真正能自己判斷有沒有做錯的機器「人」。

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上圖是一顆繼電器,共有八隻「長」腳。透過手眼力協調機器人,就能讓機器人自己判斷安裝位置是否正確、繼電器是否有接腳凹折(不良品)等問題,解決過去這些零件必須倚賴人手組裝的麻煩。

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手眼力協調機器人不僅能利用視覺感應器(攝影機等等)、夾力感應器等偵測自己的動作與位置,還針對工安問題做了非常多的革新,讓「工人站在機械手臂旁邊」不再是危險的事情,除了避免「車廠員工不小心被機械手臂給撞死了」這類危險發生之外,同時也能因應未來人工+自動機械協同工作的需求,讓機械手臂能與生產線工人一起工作,提升工作效率。

對更多台灣的科技寶藏有興趣的人,可以去這場創新科技論壇,相信會收穫滿滿喔!

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作者:陳寗@癮科技

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