花費更少,精度更高 – 航太級高精度機器人讓台廠進軍國際更快穩準

12 / 21 . 2018
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人會穿針引線不稀奇,機器人會穿針線才夠夯,更神奇的是,不論針怎麼移動,或是針孔再小,機器人都像配備了放大鏡一般,每穿必過。這項正在台中文化創意產業園區「解密科技寶藏」互動體驗展,所展出的「高精度機器人」技術,就是這麼神奇。

工研院機械所智慧機器人技術組副組長黃甦笑說,穿針引線只是高精度機器人「牛刀小試」的應用,高精度機器人的機器視覺精度直達航太等級,未來更有機會邁向生醫領域!

高精度機器人的絕對精度,可以控制在±0.25mm以內,就是指令「要求」機器手臂到達的位置,與它「實際」到達的位置,誤差不超過0.25mm,0.25mm相當於市售超細鋼珠筆的筆芯粗細,其精準度可見一斑。相較於一般機器人只能做到3-5mm的絕對精度,工研院的高精度機器人絕對精度等於超前10倍!

接軌工業四點零,開啟新契機

2010年,全球興起工業4.0風,工研院為了帶動產業發展,致力研發出「快、穩、準」的機器手臂,而其中精度就是決勝的最大關鍵。為了做到快穩準,工研院剖析所有可能會影響機器精度的因素,這才發現影響精度的因素真的多到不可勝數,舉凡齒輪磨耗的程度、加工時產生的震動、主軸頭的重量,都是關鍵。

為了克服不同變數帶來的精度變化,工研院在經濟部技術處科技專案支持下,遂著手展開機器人高精度校正技術的研發,針對機械手臂在組裝或磨耗時可能產生的精度偏差,以「最佳化識別技術」進行資訊的補償,透過程式的控制運算,藉此達到校正的效果。然後再搭配工研院自行研發的ITRI eMIO(etherCAT-Motion Intelligence Orchestration)機器人控制平台,提升低荷重機械手臂的加工精度,終於在二年後,順利地將精度由最初的±0.8mm,壓低到±0.25mm。

當機器人絕對精度大躍進,就可讓它的加工等級邁向航太領域,讓很多不可能的事夢想成真!以往航太市場都是歐美大廠的天下,但現在有了高精度機器人領航,不但促成了工研院、漢翔航空、盟立自動化的三方合作,也讓國內業者有機會爭取航太業者加工訂單。

除了有機會朝更高端的市場前進外,工研院找來了國內廠商助拳,成功降低成本,讓廠商採用高精度機器人的門檻大幅降低。黃甦指出,以往高精度機器加工搭配的都是工具機或是專用機,一台動輒就要好幾千萬元,但卻只能做特定工件的加工,現在有了工研院自行研發的高精度機器人,等於廠商只要花費原本二至三成的代價,就可以同時享有高的精度與機器手臂的靈活彈性,將有助帶動產業升級,讓台廠「除了拼價格外,也可以拼品質」,有機會可以朝高值市場轉型。

從航太過渡到生醫,為台廠再開一扇窗

黃甦笑說,現正著手與感測器(sensor)做結合,來輔助定位感測,讓高精度機器人也可以有「明亮的眼睛」,讓定位更精準,未來工研院還有意將高精度機器人推向生醫界、朝精準醫療前進,開啟高精度機器人另一扇應用之窗。