從CES 2024參展趨勢可看出,愈來愈多的智慧工廠將辨識、分類、預測為主的工作交給AI,市面上的AI預測性維護與品質管控服務已漸具產業規模。看好人工智慧在製造領域的應用潛力,工研院在CES展示「RoboTwin:元宇宙智慧工廠模擬平台」,並推出能配合客製需求、彈性組裝的「快拆式關節機器人」。
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軟硬整合 智慧製造技術大躍進

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行事曆icon 2024/03/04
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「元宇宙智慧工廠模擬平台」優勢在於高擬真程度,並具備整合多機器人協同的能力,有效提升產能,縮短作業時程。

「元宇宙智慧工廠模擬平台」優勢在於高擬真程度,並具備整合多機器人協同的能力,有效提升產能,縮短作業時程。


撰文/趙心寧

CES 2024鎂光燈焦點,主要集中在AI人工智慧於各行各業的應用。當AI走進製造業現場,AI加持的工業機器人提供更具彈性更加精準的自動化作業,引發產業革命性變化。工研院在CES 2024展出「RoboTwin:元宇宙智慧工廠模擬平台」與「快拆式關節機器人」,要搶攻2030年高達451億美元的工業機器人市場。

隨著全球高齡人口逐年成長,全球勞動力陷入供不應求狀況,工研院統計,從2018年到2022年,全球工業機器人安裝量成長了30.7%,累積至2022年底,全球製造現場的工業機器人數量超過380萬台。其中,亞洲仍是全球最大工業機器人市場,2020年全球新增的工業機器人70%部署在亞洲,2022年成長至74%。

從CES 2024參展趨勢可看出,愈來愈多的智慧工廠將辨識、分類、預測為主的工作交給AI,市面上的AI預測性維護與品質管控服務已漸具產業規模。看好人工智慧在製造領域的應用潛力,工研院在CES展示「RoboTwin:元宇宙智慧工廠模擬平台」,並推出能配合客製需求、彈性組裝的「快拆式關節機器人」。


元宇宙智慧工廠模擬平台 遠端調機如臨現場

疫情、地緣政治讓企業面臨遠距工作、少量多樣彈性生產、供應鏈斷鏈等挑戰,虛擬產線成為提升供應鏈韌性的關鍵,也加速業者智慧製造轉型。然而,在架設產線與機器手臂時,往往須從錯誤中學習、優化,才能找出最適運作區位與模式。現在,在先進數位科技的輔助下,可透過模擬來減少時間與降低風險。

工研院的「元宇宙智慧工廠模擬平台」,不僅模擬出機器手臂與工件位置,還加入真實世界的光影、物理重力和力量,逐步建構到模擬的加工環境,更進階到把「人」也加進元宇宙中。

該平台從工廠數位雙生技術擴展到元宇宙,主要得力於運用生成式AI,自動生成高擬真圖像資料庫,終於克服AI訓練資料不足的痛點。系統採高運算單元,運用人機混線互動模擬技術,以實際數據模擬出一座虛擬工廠,使用者透過VR裝置操作,猶如置身工廠,可不受時間限制,在元宇宙進行線上與線外產線調機、跨國遠端維護、故障排除等作業。

工研院機械與機電系統研究所組長黃甦說明,元宇宙工廠串聯了AI與智慧製程,從雲端存取數據,模擬、訓練機器手臂未來在產線中的動作,甚至可將人在工廠的作業行為加入數據中,極高度還原實際的人機協作場景。未來製造業擴充產線,先在虛擬環境中建立虛擬產線,進行產能效率測試、評估,若要提升產線效能或換工件,也可透過元宇宙預先模擬生產情況,大幅降低成本、提高維修速度。

與其他工廠模擬平台相比,工研院開發的「元宇宙智慧工廠模擬平台」優勢在於高擬真程度,並具備整合多機器人協同的能力。目前這項技術已導入國際電機大廠,進行車用動力模組的馬達製造產線佈建,產線展示情境已經完成,正在積極整合實體機器人端設備,預計產能可提升50%以上,生產週期則有望縮短20%。


快拆式關節機器人 隨心客製彈性變形

傳統機械手臂採整機出廠的固定型態,若想更換用途,比如將原本用於鑽螺絲的機器手臂,改去品管部門做撿貨,必須整機拆換。如果機器手臂的單一關節故障,也不能快速拆換故障零件、必須整組送回維修,耗時又花錢。這些特性,讓講求速度、彈性與成本的中小企業望之卻步。工研院於CES 2024展出的「快拆式關節機器人」就可以解決這些難題。

快拆式關節機器人的最大特點,就是顛覆了「機器手臂出廠型態固定」的刻板印象,透過驅控整合關節模組,就像組樂高積木,能客製化將機器手臂堆疊、快速組裝,採用工業乙太網路傳輸訊號,可隨插即用,立即執行指令。可替換式機械軸不僅好組、也好拆,5分鐘可簡易拆卸、維修,無須再將整機送廠維修,大幅縮短拆裝時間。

相較業界,快拆式關節模組更輕,荷重比高達0.3,可輕易舉起6公斤的重物,相當於3塊磚頭,擁有全球最高扭力體積比;組裝完成的機器手臂應用場景非常多元,無論是零件組裝、輕工業加工、物料檢測與處理或是醫療手術輔助、民生輔助,都能彈性客製,堪稱是機器手臂界的「變形金剛」,已於2021年榮獲全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)。

黃甦表示快拆式關節機器人主要鎖定兩大客群:一是創客及新創團隊,這類客群因為資源有限,使用快拆式關節機器人可大幅簡化機器手臂開發過程,透過軟體後台點選模塊,並進行模擬測試,即插即用;二是專業的機器手臂製造商,未來廠商無須受限於既有規格產品,使用快拆式關節快速開發切入市場,搶得先機。

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