账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
工业机器人历经萌芽茁壮 着眼成熟发展契机
 

【作者: 陳念舜】2019年08月01日 星期四

浏览人次:【1479】
  

受到中美贸易战火波及,根据工研院产科国际所整理IFR最新统计资料显示,原来预估全球多关节工业机器人装置量在2018年将突破42万台,却基於中国大陆汽车销量呈现28年来首度下滑,加上当年全球智慧手机销量下滑5%,造成今(2019)年10月首度修正工业机器人装置量仅成长1%(38.4万台)。



图1 : 即便至今中美贸易战火未歇,但台湾产研双方皆已看好受惠於台商回流,或移转海外第二生产基地之赐,将促使工业机器人等智慧机械需求不变。
图1 : 即便至今中美贸易战火未歇,但台湾产研双方皆已看好受惠於台商回流,或移转海外第二生产基地之赐,将促使工业机器人等智慧机械需求不变。

(https://cdn.arstechnica.ne)


惟若进一步垂直细分领域,仍可发现其中2017年全球工业机器人装置量(38.1万台),比起2010年(12.1万台)成长率超过3倍,又以机械金属加工领域的成长幅度461%最高。且看好工业机器人应用将朝向机械金属加工技能化发展,即由机器人记忆并重现资深工匠、师傅操作员的复杂动作,未来甚至可用来推进AI人工智慧发展。


在工研院产业科技国际策略发展所日前举行「洞察机器人发展样貌,掌握投资台湾契机」研讨会上,工研院产科国际所分析师黄仲宏也特别列举全球经典工业机器人厂商,皆历经时代洗炼、产品具有一定的权威性,以及在特定应用领域享有独特优势,得以在近十年内营收市占率稳居前十名。


依照他定义所谓的经典工业机器人厂商,皆不外??经历四大阶段,分为:


1.萌芽阶段,进行机器人的设计制造;


2.茁壮阶段,须涉及零组件供应链自主与成本控制,具有量产工业机器人的能力;


3.成熟阶段,已有主要的应用领域能铺货销售;


4.发展阶段,掌握完整售後技术支援与服务体系,各阶段至少须经过3~5年时间。


其中在萌芽、茁壮阶段,不仅FANUC、YASKAWA、STAUBLI、MITSUBISHI ELECTRIC,皆因分别掌握马达、减速机、伺服和数控系统优势;以及ABB、KUKA、Panasonic、DURR、OTC的强项,便在於汽车制程自动化的整合能力。



图2 : 目前所谓的经典工业机器人厂商,皆不外??经历萌芽、茁壮、成熟、发展等四大阶段,每个阶段都至少经历3~5年。(source:工研院)
图2 : 目前所谓的经典工业机器人厂商,皆不外??经历萌芽、茁壮、成熟、发展等四大阶段,每个阶段都至少经历3~5年。(source:工研院)

台湾工业机器人产业也受惠於80~90年代工业3.0自动化浪潮,陆续衍生出超过百家机器人本体制造厂商与国外产品、零组件、系统应用代理商,台湾智慧自动化与机器人协会(TAIROA)更在日前举行成立35周年厌祝大会。


然而,展??未来三年内(2017~2020)工业机器人的装置量仍会稳定成长,且将逐渐附加感测器以收集资料至伺服器,实现精度调整、故障预测等自动化功能;加上不断有荷重更高的协作级机器人问市,以及新的深度学习技术,建议台厂应加强整合与升级,包含从产品思维转型到系统架构思维,逐步迈向成熟、发展阶段。


跟随经典工业机器人主流 迈向下一步成熟、发展阶段

黄仲宏进一步指出,据统计现今工业机器人系统整合衍生的产值约高於本体2倍以上,如前述经典工业机器人制造厂商,不仅着眼於既有本体市场发展,还逐步拓展到制造系统应用的整合业务。他认为:「这些业者思考的是,该建立什麽样的系统架构规画,如机器人+喷涂/焊接/视觉系统等,才能够透过跨领域技术的有效融合,以达到最隹化生产效能,进而提升制造业竞争力。」



图3 : 工业机器人介於专用机械设备和人工之间,在工作复杂度提高与大量产品的考虑下,活用机器人技术为提升设备系统能力的关键,所产生的效果将优於专用机。(source: https://cms.qz.com)
图3 : 工业机器人介於专用机械设备和人工之间,在工作复杂度提高与大量产品的考虑下,活用机器人技术为提升设备系统能力的关键,所产生的效果将优於专用机。(source: https://cms.qz.com)

因此,目前全球工业机器人皆须与各种力觉、视觉、触觉感测器,或是其他生产线设备、机台连接与调适後,才能发挥自动化效能,即称为「系统整合」,须从系统视角为客户提供整体解决方案,才能有效满足客户需求,发挥系统整合商的服务、整合能力。


对於台湾工业机器人制造厂商而言,现阶段不应只考量单机开发,还应融入加工、制造效率、产品良率、系统可靠度等;再经过制造系统的制程整合,让机器人结合应用领域的know-how,促使OT串联IT整合,打造工业物联网(IIoT)平台与产品。


机器人智能、技能化合流 树立生产系统价值

若要循工研院产科国际所剖析现今工业机器人产品发展趋势,约可概分为智能化、技能化两大主轴,前者系导入大量感测器进行数位化建置,以促使机器人逐渐具有思考与自我决策等AI基础能力、简化人工作业流程,并提升人机协作安全性与便利性;後者也藉此逐渐进化,成为具有拟人检知、推理、决策的功能,同时重视离线编程软体、机械手臂精度及刚性、校正与补偿装置、力量控制;进而导入数位分身技术(Digital Twins),改善设计流程与产品开发时间,完成目前大多数由高阶人力加工的技艺性精密工作。


黄仲宏指出,根据台商布局下一波智慧自动化生产系统的投资成本分析,目前工业机器人主要介於专用机械设备和人工之间,在工作复杂度提高与大量产品的考虑下,活用机器人技术为提升设备系统能力的关键,所产生的效果将优於专用机;又须提高机器人的技能来应付复杂度高的工作,让机器人导入加工技艺,再利用自动化从事高难度加工工作。


当机器人逐渐成为高弹性加工制造系统,则期盼在加工精度约50μm等级,以更灵活、弹性优势取代部份工具机制程,包含自适应路径产生技术,可分析最隹工件与刀具位置、切削力,产生最隹切削路径;自适应追踪系统,可即时补正机器人运动轨迹与定位误差。让工业机器人可被应用於汽车、航太、机械金属加工业,用於模具加工及高精度零件制造。



图4 : Epson双臂机器人具备AI、2D/3D视觉及智能校正、力觉与多工/快换夹爪功能,未来能不必编程、教点、排列原材料,即可自主完成辨识、组装等作业,大幅减省人力及成本。(摄影/陈念舜)
图4 : Epson双臂机器人具备AI、2D/3D视觉及智能校正、力觉与多工/快换夹爪功能,未来能不必编程、教点、排列原材料,即可自主完成辨识、组装等作业,大幅减省人力及成本。(摄影/陈念舜)

黄仲宏认为,现今智慧制造目的便是为了要树立生产系统的价值,发展出生产最隹化、数据联结、因应大量客制化能力。建置手段包含:掌握生产数据和良率资讯、导入机器人及高效使用、建置物联网、利用AI优化制程。而经典工业机器人制造厂商已从硬体向上延伸,发展由软硬体整合完成的平台服务技术,以积极扩展自有领域,从边缘到云端,全面布局IIoT工业物联网生态。


随着现今各家品牌机器人的硬体技术已成熟到难以明显差异化,使得各家应用的范围逐渐重叠,唯有执行机器人作业系统的CPS、机器视觉AOI、机器学习Machine learning智能化软体技术来拉大彼此差距,但仍由外商主导居多,将是未来主要挑战和契机。若能辅以5G通讯系统落实软硬体的整合能力,更将发挥机器人系统数位化整合的作用:基於云的系统连接到生产线中的机器人和控制器,进而建构复杂且以大量人工智慧来运作的智慧机器人。


Epson聚焦电子产业应用 协同开发模组化解决方案

长期专注於电子产业的日本Epson公司除了独家开发QMEMS石英微机电系统技术,为工业机器人打造高速度、高精度、低震动等特性。并首创结合AI、视觉及力觉感测技术的摺臂式6轴机器人,有效节省40%作业空间、缩短30%移载时间,强调藉其自动规划最短路线的功能让空间效率最大化、生产线效能最隹化。


台湾爱普生科技公司机器手臂营业部协理詹文雅也分享Epson机器人的最新功能,以及与客户、系统整合商合作,已开发多项针对电子产业需求为主的模组、软体介面等解决方案。面对近来中美贸易战火波及部份车用电子产品已被列入增税项目之一,Epson则可支援有意回流或移转海外第二生产基地的台商改善、新建智慧工厂或产线。


例如为了让工业机器人变得越来越聪敏,赋予其视觉、力觉感测功能,模仿生产线上操作人员??DIMM、快锁螺丝等组装动作。既结合Epson力觉感测技术和快换夹爪模组,同时满足可对应不同尺寸的DIMM高精度组装需求,提高自动化直接组装良率,已从PCB硬板跨入软板应用领域;并经过与客户合作设计的螺丝刀安装於第三轴,减少延伸治具重量、装载惯性和偏心距,而可提升整体移动速度,有效减少锁附时间、增加生产效率。


此外,因应现今电子业产品变得越来越少量多样,而须进行快速换线或混线生产,而开发快换夹爪,既能让不同制程夹具毋须受限於单一夹爪上设计,可大幅轻量化、缩短更换夹具时间,更换後定位精度达3μm,彻底发挥一机多工的生产效益。


詹文雅还特别推荐Epson双臂机器人WorkSense W-01,强调具备AI、2D/3D视觉及智能校正、力觉与多工/快换夹爪功能,加上轮子後还可在不同工站间排程,期许未来能不必编程、教点、排列原材料,即可自主完成辨识、组装等作业,大幅减省人力及成本。



图5 : 精工爱普生集团机械手臂营业部经理安田光一专程来台分享该集团研发中的管理设备内机器人工具,可经由软体进行厂内多部机器人系统的操作监控、维护保养等。(摄影/陈念舜)
图5 : 精工爱普生集团机械手臂营业部经理安田光一专程来台分享该集团研发中的管理设备内机器人工具,可经由软体进行厂内多部机器人系统的操作监控、维护保养等。(摄影/陈念舜)

等到进入经典机器人发展阶段,亦可叁考精工爱普生集团机械手臂营业部经理安田光一於今年6月也应台湾电机电子公会(TEEMA)之邀,专程来台分享该集团研发中的管理设备内机器人工具(Robot Management System)。除可透过由网路应用程式构成的软体,在PC、平板、智慧型手机等装置同时进行厂内多部Epson机器人系统的操作监控、控制器设定、维护保养等;未来还能支援OPC UA,连结其他厂商自动化设备及IT管理系统,即将在今年10月东京国际机器人展IREX 2019正式发表。


相关文章
工业机器人提升感测效能与价值 有赖与半导体业者深度整合
人机协作的最大公约数 安全认证势在必行
减速发力驱动智慧化 国内外大厂竞推传动解决方案
汉诺威EMO 2019展前预览 打造创新技术与应用平台
传统马达厂发挥关键优势 拓展驱动整合应用
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 大银微系统挂牌上市 力抗贸易战火再添生力军
» 全球传动带头研发智慧螺杆 将串起关键零组件产业链
» 高明铁展现完整产品线布局 持续转型拓商机
» 精浚展示最新研发成果 发挥独特产品布局策略
» 建??不断强化自制能力 可提供客户生产量测解决方案
  相关产品
» Molex发布0.40毫米SlimStack B8系列板对板连接器
» igus的产品搜寻器整合了使用寿命计算器确保24小时後交货
» igus利用自制的高温3D列印机推进高温线材的开发
» 英飞凌推出TRENCHSTOP IGBT7与EC7二极体专为工业马达应用所设计
» 三菱电机聚焦智慧机械APP为台湾工具机产业培育APP人才

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw