智慧製造2019.02.02

工業機器人幾軸才算是個咖?

飛飛

物聯網 創新 機器人

工業機器人已根據 ISO 8373文件明確規範。TAIROA 協會將此規範以中文定義為「一個可自動控制、重複設定、多功能、可操控三軸以上的機械手,在工業自動化應用裡只能固定在一個地方或是獨立的移動空間。……」

 

為什麼是三軸呢?

想像一下我們所處的空間維度,也許不難找到答案。兩軸為一平面,三軸則成空間。一旦架構出 X、Y、Z 三軸而成三維空間,機器手臂就變得自由靈活,不再受限於單一平面的兩軸之間。

那麼三軸就夠了,不是嗎?

如果要讓工業機器人進行更精微的動作,除了三度空間的自由移動之外,還需額外關節軸,以便能旋轉手臂端點所裝設動作工具;類似我們旋轉從自己手臂伸出的食指。因此,四軸機器人問世了。第四軸就是讓Z軸旋轉的關節。

四軸夠厲害了吧?!

人追求自由是沒有限度的,工業機器人也是。既然Z軸能旋轉,讓Y軸也能旋轉不是難事。五軸機器人即指三軸中有兩軸能旋轉,代表機器手臂在空間中的作用角度能更精微調整。但這樣機器手臂的底座(也就是X軸)則只能固定方向。

五軸的X軸只能固定不動,那麼六軸機器人就是讓X、Y、Z三軸都能旋轉,是吧?!

沒錯。六軸則是讓機器手臂能自由移動於三維立體空間,同時讓X、Y、Z 三軸都能旋轉調整方向,達到全角度自由靈活度。

現今,七軸機器人已經問世。人的自由從來未曾受限,工業機器人難道就該受限嗎?第七軸類似於我們人類的手腕關節,能夠於整支手臂定位於單一座標點後,轉動其前端所裝設的動作工具,從各個不同角度施力。因其可提供額外的活動冗餘角度,故七軸機器人又稱為冗餘機器人(redundant robots)。

 

工業機器人的發展,不只是關節軸的數量突破。隨著人工智慧浪潮掀起,雲端運算、感測器、無線通訊等技術革新風起雲湧,更加上影像辨識與分析、邊緣運算、5G通訊、8K顯示器等個個臨界技術成熟,商業普及階段蓄勢待發,這些尖端技術結合起來,能為工業機器人帶來多宏觀的創新應用,自是不難想像。目前七軸機器人的全角度自由靈活度,將可成為從自動化跨入智動化的理想硬體。例如:影像辨識與分析應用於七軸機器人,那麼機器手臂用於揀料上,還能依據顏色或形狀分類,而其七軸可達的活動角度,也能相對於更廣角度範圍置放的顏色或形狀分類物料箱,不只是挑揀單一原料的一個箱子。那麼,譬如ZigBee或是邊緣運算,又能讓七軸機器人如何創新應用,也許你有更創新的好主意。

 

是否可以出現七軸以上的機器人呢?

也許你可以看看自己的手臂,同時試著活動伸出的手臂。是不是發現我們手臂處的關節從肩膀、手肘、手腕以至旋轉手指,恰好就如同上述介紹的七個軸?以目前我們所處三維空間,以及擬人化為核心目標的人工智慧浪潮,暫時尚無更多關節軸的需要。然而人的自由無限,工業機器人又何必受限?也許將來更多科學發現,甚至宇宙探測、外星人現身等等未來不確定因素,都將引領我們發揮更多靈感,創造無限可能。畢竟,除非自我設限,自由想像無可受限,正是最珍貴的科學精神。

延伸討論

智慧製造

Robot 與 自駕車 的距離

飛飛
無論是 Smart Factory、Smart City,亦或是自駕車直到最吸睛的 Robot,物聯網應用始終圍繞三大要角:感測器、物件、通訊。在此之中, Robot 與 自駕車 兩者都以擬人化為核心概念,也都具可移動的特性,使其挑戰更大於固定場域的物聯系統,那麼 Robot 與 自駕車 的物聯系統考量及運作,是否意味著大為相同?還是有所不同呢?
智慧製造

關於 SDN 與 幾個 Open 來 Open去一起建構 Smart IT 的那些事

飛飛
Software Defined Network 軟體定義網路,聽來很酷。這麼說來,網路可以丟掉實體設備?可以說是,也可以說不是。在全面轉向物聯網型態之中,資料流的節點將不再限於過往封閉式資訊系統,而走向更為開放式資料流(或可從越多新名詞採用 Open 相關名稱可見端倪),那麼這也意謂著處理資料流交換的網路體系將面臨更多挑戰,特別是像 IIoT 裡所必須連結各式各樣工控系統、同時處理類比與數位的感測訊號及各種不同人機介面的應用程式系統層面。
智慧製造

自駕車準備上路中!

飛飛
對大部分的人來說,愛車是有生命有個性的,這可一點兒也沒錯。自駕車不僅僅是公共服務,也將可預見變身為陪伴車主上路、貼心懂車主心意的好夥伴,走向客製化乘車體驗。