從18世紀末的第一次工業革命至今，人類致力於將不斷演進的科學技術運用於提升各類製造產業的效率；在已經是21世紀的如今，結合人工智慧(AI)、越來越精密靈活的機器人，甚至以虛擬化數位技術打造真實世界分身的「元宇宙」概念，讓我們對未來的工廠有更多的期待與想像。不久前舉行的一場工業4.0與智慧製造展會，有許多供應商展示了創新的解決方案，一起來看看他們的最新技術成果吧！
以高精度機器人解決生產線缺工問題
工業自動化解決方案越來越受到產業重視的原因之一，就是能因應目前少子化、人口高齡化趨勢下的缺工問題；為此，德國大廠ABB展示了機器人研磨拋光解決方案，採用該公司IRB 2600機器人，整合砂帶機、千葉輪與去毛刺氣動工具，並提供模組化的周邊研磨設備選項。該公司表示，拋光研磨是金屬加工中常見的製程，以往透過人工處理拋光研磨加工，除了費時費工，亦會有品質不穩定與生產成本相對較高的問題。
ABB的解決方案以機械手臂本身的精度及力回饋為關鍵，機器人可採用預先定義的路徑與速度進行位置控制，搭配ABB的力回饋控制技術(Force Control)，依照工件狀態調整拋光方向或研磨位置，並根據感測器的回饋資訊改變路徑或速度，減少加工過程所產生的震動，進而增強刀具耐用性並延長設備使用壽命。憑藉機器人的高重複精度優勢，也能提升生產品質、效率及安全性，解決勞動力不足及管理不易的問題。
AI加速實現智慧工廠
今年2022年台北國際自動化工業大展中，華碩智慧物聯網(ASUS IoT)以「AI賦能，加速實現智慧工廠」為題，展出人工智慧(AI)示範工廠的中央監控管理平台、主機板包裝AI瑕疵檢測設備，以及AR眼鏡智慧製造、廠辦人臉辨識門禁系統與EHS智慧工業安全防護平台等解決方案…等。其中，中央監控管理平台可全方位整合工廠內部設備控制、現場管理、企業營運，還有生產稼動率、廠務系統、機聯網、勞工安全防護監控等資訊，並將其數據化及視覺化，提升工廠經營效率。
ASUS IoT表示，雖然目前AI已開始普及到各行各業中，但許多產業欲使用AI時，仍存在不知該如何使用，或是無法發揮AI模型效能…等種種門檻。因此ASUS IoT成立時即以開發易用的AI系統為宗旨，並招募300多名AI相關人才，以期可發展易於用在各種應用場景的AI系統，進而加速產業升級轉型，創造更多核心競爭優勢，最終接軌國際。
將IPC轉變為自動控制器
因應工業自動化對於即時與可靠性的要求，基於即時作業系統(RTOS)的控制技術正成為工業電腦(IPC)的主流控制方式之一。英特蒙(IntervalZero)展示其RTX64 RTOS平台，可望將一般電腦轉變為自動控制器，打造開放、安全且滿足工業4.0要求的機器。
RTX64平台提供整合RTOS、I/O、人機介面以及雲端連接的所有關鍵元件，不受系統限制且硬體自選，可執行於任何多核心、x64的64位元Windows電腦，實現一個集PLC、運動和視覺控制於一的控制設備。
IntervalZero亞太區業務與行銷副總裁洪育浩強調，這款「工業物聯網」就緒(IIoT Ready)的平台易於整合IoT、ERP、MES、HMI，不僅適用客戶原本習慣的程式語言(如C/C++)，而且「隨插即用」眾多EtherCAT硬體——自動掃描並設定各種品牌/型號硬體，同時支援Modbus/OPC UA協定，建立安全、開放且穩定可靠的資料傳輸。
3D相機實現機器視覺
為了在機器人與自動化應用中獲得精確且可靠的3D資料，透過3D相機實現的機器視覺應用至關重要。皕像科技(Pixoel Taiwan Technology)展示旗下最新IDS工業相機、Ensenso 3D 相機等3D與人工智慧(AI)視覺解決方案，滿足各種工業級3D視覺應用需求。
據皕像科技專案經理柯璟銘介紹，最新S系列Ensenso 3D 相機S10不僅體積輕巧(130 × 45 × 44mm，重500g)，採用「基於結構光的3D方法，透過雷射三角測量產生高對比點陣圖案，投射到具有複雜表面的物體，並透過AI加速，將檢測到的雷射點陣可靠地映射到繞射光學元件(DOE)投影的硬編碼位置，從而產生高精度的3D資料。」
Ensenso 3D相機的視野可達60度，工作距離約0.5~3M，在低光環境下仍可正常運作，因而適於包括物流自動化、機器人視覺、障礙偵測，以及監測與園藝自動化等各種應用場景。
讓機器人既具智慧又「眼明手快」
因應智慧製造需求，所羅門(Solomon)以自主研發的AI與3D機器視覺技術，讓生產線上的機械手臂不僅擁有「大腦」，也有「眼睛」能支援更高精準度的動態取放、物件混雜分檢、視覺導引、快速定位等等功能，而且能適用不同廠牌的機器人。所羅門董事長陳政隆表示，近年人力成本增加、缺工等問題讓機器人需求大幅成長，不過要讓機器人能夠替代更多人類作業員，就必須要讓機械手臂能更具彈性與智慧；該公司體認到機器視覺技術的重要性，近年致力於相關技術開發，包括光學模組硬體及3D影像處理軟體，能讓機器人的用途更為廣泛。
陳政隆親自說明展示能在隨機擺放的不規則形狀物品中快速辨識並揀選正確目標的機械手臂，而且兩支同時作業的機械手臂也能感知彼此位置避免碰撞。此外在搬運取放物品的應用中，利用快速視覺定位的功能，當機械手臂的相對位置改變時能透過掃描快速更新座標資訊、不需要重新設定，實現機器人在動態複雜環境中的應用以及與其他人員、設備的協作，提升作業效率與安全性。
本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年10月號
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