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萬物互聯趨勢下的機器人應用新藍圖
 

【作者: Adam Sobieski】   2020年10月20日 星期二

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隨著雲端技術的演進,同時推動製造相關解決方案的發展與應用,在萬物互聯的趨勢下,也建構全新的機器人應用藍圖。


持續延燒的新冠肺炎疫情,使得多數企業在居家隔離政策下被迫面對營運新難題。過去絕大多數的製造商仰賴面對面會議與商談、親自到廠進行故障排除等作業模式,如今則必須重新思考與建立新對策。令人慶幸的是 ,隨著技術演進,製造商目前將能夠透過雲端,更輕鬆地與協作型機器人進行遠距連接。


正在實現中的萬物互聯

全球將近60%的人口、逾90%的已開發國家能以網際網路連接彼此,足以印證世界正日益「互聯」。現今的我們很難想像如果沒有網路、智慧型手機、網路銀行、串流音樂或播客(Podcast)、Netflix、社群媒體、電子郵件,世界將會是什麼樣子。人們透過網際網路相互連結,大幅拓展了彼此接觸、發展國際貿易,以及隨時隨地幫助他人的能力。


為此,許多消費性產品的製造商開始推出能夠在家裡與日常生活中互相連接的裝置,從電視、手錶到體重機,甚至是汽車,可連網的產品種類日益成長。這些裝置能提供更豐富與客製化的內容、追蹤個人資料(如體重、血壓、心跳率),並在新功能推出時進行自動更新。


隨著製造商逐漸意識到透過雲端連接設備與產線流程,可帶來即時資料分析、預測性維護、線上支援與診斷、雲端備份等優勢,因此近期倍受矚目的機器人應用如何與雲端技術相結合,成為值得深入探討的熱門議題之一。


協作型機器人上雲的優勢

透過雲端連接協作型機器人有諸多優勢,可以大致歸類分成三種:


一、資料分析

資料分析是當我們面臨「發生什麼事」與「未來會發生什麼」這兩個難題時,最佳的解答工具。


若要了解事發原因,可以透過蒐集協作型機器人的數據,進而探討過去的生產資料、週期時間變化、停機原因等;市面上有數種解決方案針對資料蒐集與可視化提供協助,部份解決方案主要用以蒐集基本通用的資訊來彙整工廠數據,其作用類似以紅、黃、綠三色表示機器狀態的多層警示燈。


另一方面,因協作型機器人屬於精密機械,擁有更多足以執行進階分析的數據資料,有些解決方案便是針對機器人等特定設備的整合而生。上述軟體解決方案皆能有效增加數據處理量或找出難以發現的生產流程問題,以優化機器人應用。


然而,若想進一步預測「未來會發生什麼」,則須透過先進的機器學習軟體,以更深入了解特定應用,並在設備發現異常現象或偏離正常運作時向專家提出警示。這些解決方案大多利用雲端運算技術來建立預測模型;除了雲端,這些模型有時候也可在邊緣設備上運行。


二、備份

由於協作型機器人的程式編寫會隨著零件型號更迭與生產環境改變而更新,因此,要在生產過程中有效率地編程協作型機器人需要花費不少時間,儘管製造商可以透過手動備份來保護研發資產,還是有越來越多企業渴望將這些重要數據備份至雲端。


如果能夠在雲端備份協作型機器人的各種資料,企業將能更高枕無憂地保存重要數據資產,因雲端備份具即時性,企業再也不須使用USB、也不必費心記得哪個版本的檔案存在哪個位置。若所選用的雲端備份解決方案能針對不同版本的檔案進行追蹤,更可免去在檔名後備註版本等繁雜且不利檔案管理的步驟(如Sprocket_v1.2.program、 Sprocket_v1.2a.program等)。



圖1 : 由Hirebotics雲端軟體驅動的雲端監測解決方案,讓製造商得以遠端取得Universal Robots協作型機器人的實時I/O數據、機器人參數及LOG檔案等。
圖1 : 由Hirebotics雲端軟體驅動的雲端監測解決方案,讓製造商得以遠端取得Universal Robots協作型機器人的實時I/O數據、機器人參數及LOG檔案等。

除了程式碼,協作型機器人中的LOG檔案、診斷與校準資料等重要數據也需要經常備份。雖然這些檔案並非每天都用得到,卻是排除疑難雜症以及替換、重建機器人控制器時不可或缺的資料,若將這些檔案安全地放置於雲端,企業便能在緊急需要時立刻取用。現今也有部分備份解決方案提供直接共享的功能,將檔案分享給協作型機器人的經銷商、整合商或Universal Robots等機器人廠商,以實現即時技術支援與狀況排解。


三、支援

當企業擁有一套完善的生產設備時,會需要相對應的支援,或是為此支援組織內部的其他同仁。


協作型機器人上雲後將使得這些支援變得更容易,透過共享分析數據、LOG檔案、I/O連接狀態等資訊給公司內部專家或經銷商、整合商及機器人廠商,更即時、迅速地解決應用困難或其他問題;倘若協作型機器人沒有上雲,專家便需要親自到現場才能給予支援,不僅造成各方的時間延宕,亦提高了成本。


有些機器人廠商擁有先進的分析工具,能夠診斷難以發掘的問題,像是Universal Robots的軟體工具便可透過詳細分析機器人底層數據來預測潛在問題。然而,這類工具必須能從協作型機器人中擷取數據與檔案,因此若讓Universal Robots的協作型機器人上雲,便能將這些數據與檔案即時回存雲端,加速分析與問題排解。


輕鬆將協作型機器人上雲

圖2 : Hirebotics推出的手機應用程式與雲端軟體可驅動全新的BotX Welder自動化焊接解決方案,此一解決方案是基於UR10e協作型機器人的平台所開發。
圖2 : Hirebotics推出的手機應用程式與雲端軟體可驅動全新的BotX Welder自動化焊接解決方案,此一解決方案是基於UR10e協作型機器人的平台所開發。

許多傳統工業型機器人都需要製造商加購周邊產品或模組,才能進一步運用機器人中的數據,有些甚至僅提供特定的協定和服務,若不仰賴供應商就無法取用機器人中的數據資料,限制了市場對解決方案的選擇性。然而,協作型機器人則相對提供了諸多彈性,如Universal Robots的協作型機器人,無論何種型號皆在其控制器中附有乙太網路插口,並提供一套開放且完整的介面,鼓勵開發者生態系主動為市場創造更多解決方案,包含資料蒐集與分析、機器人遠距連接,以及即時技術支援等。


舉例而言,擁有多年協作型機器人上雲經驗的Hirebotics近期在Universal Robots生態系中免費開放了部分功能,而所有型號的Universal Robots協作型機器人皆可免費取得Hirebotics雲端工具,簡化協作型機器人的上雲部署。


機器人上雲的常見挑戰

雖然機器人上雲所帶來的效益顯而易見,但仍有許多企業尚未部署,兩大主因為成本與部署複雜度及安全性考量。


跨越機器人上雲的成本與部署複雜度門檻

市面上許多機器人上雲的相關解決方案門檻極高,不僅昂貴,也需要複雜度高的硬體方能實現;有些解決方案則對網路配置有特殊要求,而且架設程序繁雜;甚至有些方案不只向客戶收取硬體費用,更要加上不合理的服務訂閱月費。


儘管如此,還是有一些價格親民且低複雜度的解決方案可供市場選擇。前述提及的Hirebotics所打造的雲端軟體便是專為Universal Robots所設計,不需加裝額外硬體便可運行於原廠的機器人控制器中。此外,使用Hirebotics平台上的雲端功能時,只要透過手機應用程式掃瞄機器人示教器(teach pendant)上的QR碼,即可為Universal Robots的協作型機器人註冊與啟用服務。


機器人上雲的安全性考量

資訊安全的重要性在萬物互聯時代可見一斑,也因此成為裝置連接雲端的最大隱憂。Universal Robots向來都建議企業所搭載的防火牆,應設定為僅允許可信任的資料傳輸。舉例來說,Hirebotics的雲端軟體專為保護資料而設計,透過TLS相互驗證憑證來進行安全連線,確保資料傳輸過程受到保護,讓製造商能在安全無虞的情況下獲取雲端應用的優勢。一旦製造商的資料上傳至雲端後,此解決方案將確保數據隔離,並以靜態加密為資料提供額外一層防護,同時,製造商仍能安全地從各處進行遠端連接、取用資料。


總結

在全球大多數地區仍處於「居家隔離」的狀態,機器人上雲的優勢尤為明顯。善用此一技術的企業將能鞏固其競爭優勢。相較於孤立且囿限於地端的系統,如Universal Robots這類擁有開放式平台的協作型機器人供應商打造了完善的開發者生態系,隨著雲端技術沿革而推動相關解決方案的發展與應用,在萬物互聯的趨勢下,建構全新的機器人應用藍圖。


(本文作者Adam Sobieski為Universal Robots大中華區總經理)


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