有别于传统认知的工业机器人仅为单臂机型,主要用以替代人类执行单纯的3k(辛苦、危险、劳累)工作。随着大国陆续推出制造业回流政策,对于已饱受缺工之苦的业者更是雪上加霜,势必引进更多轻量化机器人与人协同共工的来提高生产力,并带来关键零组件与安规的庞大商机。因应传产制造业更需要藉此来弥补劳动参与率不足,如今工业机器人已不仅止于一种高度整合自动化设备,用来替代人类执行3k工作的单臂机种,在智慧工厂里更结合了新被赋予的人类或仿生物逻辑判断能力,如环境感知、姿态规划、运动控制、行为决策、弹性应用等4大领域所组成的智能平台。包括驱动机器人应用市场蓬勃发展的因素,也从过去在昏暗、高辐射热等高危险、高负荷作业环境下,或有侵蚀性化学原物料,须从事有毒物质、病毒试验等不适合人类生存的环境下,必须导入机器人来执行远程作业,藉以完全替代人类,从而实现零接触作业模式。到了目前,传产制造业更需要藉此来弥补部份地区进入老龄少子化社会后,导致劳动参与率不足;以及地缘政治冲突造成的逆全球化趋势,迫使各国争相提出制造业回流政策,却缺乏熟练技师而雪上加霜,亟须引进机器人来提高生产力。根据2020年9月由世界经济论坛(WEF)发表的《未来就业报告》就已指出,现阶段全球机器人工作量约占整体33%,人力占比为67%,但随着老龄少子化社会导致工厂人力短缺,将加速自动化趋势发展。WEF预估到了2025年机器人工作量,将从2020年33%增至47%,代表未来产线安装自动化设备、机器人装置及整合应用需求会进一步扩大;人力占比也从2020年的67%减至53%,两者比重逐渐拉近至平衡,各占一半(50%),代表人机协同共工的新作业模式即将成型,机器人应用也会逐步演进为提供预判与决策。依工研院产科国际所机械组分析师周暐程进一步分析,过去在机器人1.0自动化阶段,主要用于制造业执行重复性高、危险又疲累的任务,此时控制器、伺服马达与减速机为业界发展重点;到了机器人2.0数字化阶段,则开始经由传感器搜集数据来取得感知能力,促进机器人在工业领域应用扩大,并逐步朝向商业应用拓展,发展视觉检测、环境感知等搜集数据的硬软件。直到近几年来进入机器人3.0协同化阶段,开始导入影像辨识、自然语言处理及深度学习等技术,实现机器人感知、推理到决策应用,数据分析、深度学习、人机互动和自然语音成为发展重点项目;机器人4.0智能化阶段,则企图透过云端串流协同与运算能力,促使机器人持续协同及学习,以完成场域自主化运作,以预判决策、数据安全为重点发展。根据IFR(International Federation of Robotics)统计2017~2021年间,在人机协作、互动共工趋势下,更不断推升协作机器人(Collaborative Robots;cobot)市场逐年快速成长,2021年销量已达3.9万台,较去年成长50%、仅次于2018年成长67%;在工业机器人整体占比,也从2017年2.8%增至2021年7.5%。主要动能包括:效能与成本,基于各应用产业持续寻求提高作业效能、降低总体成本的解决方案;技术驱动创新,将随着资通讯、智能化、自动化技术持续进步;进而弥补人力缺口,以顺应先进国家人口老化、劳动力不足的趋势。目前国内外已有协作机器人整合VR、AI等多项跨领域技术,延伸机器人远程与弹性应用。如德国DFKI「远程控制机器人应用方案」,即结合VR与Digital twins技术,以实现远距维护、生产等应用;日商OMRON以「Cell-line Control system智能化生产系统」,整合协作机器人、AI、机器视觉及多种传感器,藉以满足多样少量化生产需求。图1 : 目前已有协作机器人整合VR、AI等多项跨领域技术,延伸机器人远程与弹性应用。(source:中国台湾欣桥集团近年来也发表其「协作机器人强制反馈控制抛光应用」案例,系结合强制反馈感测技术,设定表面施加力道,实现与人手相似磨抛的效果,适用于木质或是金属表面研磨。以及利用协作机器人堆栈应用」,结合走行轴与on robot夹爪技术等,协助物流业搬运货物。协作型机器人品牌(Universal Robots;UR),则自2008年发表全球首款工业用协作型机器人,迄今UR协作型机器人已在全球销售超过50,000台。UR也因为相信产业的成长与成功来自策略伙伴间的紧密合作,从而积极拓展产品生态系并促进资源交流,携手凝聚创新动能。对应机器人不同臂长和负载,皆支持UR+生态系中的各式末端夹爪、软件、配件和应用套件,赋予协作型机器人可弹性部署于不同产业的作业中使用。面对当今全世界对于自动化需求因素不断成长,包括保护员工不受危险和单调任务影响;企业将生产转移到离家更近的地方,以应对环境变动;以及劳动力短缺,将成为未来不可轻视的挑战。具备轻巧、编程简易特性的UR机器人,将能快速导入至工厂既有产在线,释放人力完成更有价值的任务,协助中小企业加速升级步伐,今年UR已正式宣布全球员工人数达到1,000人,并加码推出新款UR20机种。Universal Robots总裁Kim Povlsen表示:「依自家统计数据显示,UR至今只接触约2% 全球所有潜在客户,因此市场极富有潜力;在庆祝今天所创下的里程时,我们的目光坚定投向未来旅程,UR20则是最近推出的首款新一代协作型机器人。」UR20除了采取全新关节设计而加速生产周期,更能处理重型物料之外,延伸至1,750mm臂长则是专为欧盟标准栈板的最大堆栈高度所设计,全面改写包装与堆栈模式;占地面积小,能让企业在现有厂房里保有更多作业空间;更整合了进阶软件强化技术,提供用户前所未见的运动控制能力,实现端到端(E2E)自动化目标。未来UR20还可导入于焊接作业、物料处理、机台上下料与操作等应用场景,也同样能和广大合作伙伴生态系打造的创新解决方案结合。根据IFR统计中国台湾2021年导入机器人数量为全球排名前十,相较前一年成长31%,显示在疫情趋缓和台商回流后,产在线的人力需求持续高涨。Universal Robots 大中华区总裁苏璧凯Adam Sobieski也认为:「中国台湾以出色的制造技术与人才享誉国际,看准制造业聚落的在地自动化成长动能,UR在中国台湾主要城市设有技术支持和训练基地,设立服务据点推广协作型机器人之外,进一步敏捷应对客户需求,全面推广协作型机器人技术。」图2 : 国协作机器人大厂UR至今已在全球销售超过50,000台机器人。(source:UR)就连传统工业机器人四大家族之一的日本发那科公司(FANUC),近年来也终于推出自家协作型机器人CRX系列机种,并依5、10(标准/加长型)、20、25kg不同负载能力分为五种级别,为市场上少见的完整系列产品线;强调更为安全、简单、快速,将可改善过去协作型机器人被视为精度差、速度慢,易学却难以进阶,其实也没特别安全的印象。如今所有CRX机种都具备「接触即停」功能,最大差别是仅受到1~2kg施力即停,而不像市面上大部份协作型机器人须达到15kg以上,未符国际规范的11kg标准;FANUC还为此提供直觉简易的编程工具,只要用户按时序拖放图形即可教导机器人运作。面对近年来因疫情造成大量电商物流需求,最困难的就是在理、拣货阶段,必须取放大小不同的箱子置入笼车、堆栈放上栈板,才能搬运出货,此时亟需自动化来弥补欠缺的人力。但过去推栈用机器人,只能针对有限尺寸与已知堆栈方法编程,一旦面对随机变化的尺寸及顺序时,便无法仅用简单程序解决。FANUC也因应物流堆栈应用需求开发出一套硬件架构,包括利用CRX机器人搭配自家3D视觉传感器解决方案,可用来侦测随机堆放不同箱子的尺寸、位置,再结合另一台计算机来判断,找出最佳堆栈方法。由FANUC藉其专利技术,预先规划2处堆栈暂存区位置,并利用数字分身技术,来仿真机器人在堆栈时,该如何善用空间摆满最多对象,来达到优化效益,未来只要是搭配FANUC机器人的系统整合商,也能获得该技术程序代码进行开发。图3 : FANUC因应物流堆栈应用需求开发出一套硬件架构,包括利用CRX机器人搭配自家3D视觉传感器解决方案及专利技术,进而找出最佳堆栈方法。(摄影:陈念舜)值得一提的是,由于现今伺服马达技术尽管仍不断演化与进步,但硬件核心结构的变化始终不大,导入机器人使用时,并不以高转速为主要要求,而须能频繁及正/反向加减速,且都能达到高精度定位控制。此除了有赖马达系统本身采用更先进的驱动器、控制器,来提高能源效率;随着智慧化与高整合化的应用不断发展,易安装的灵活性也是重要的特色。目前市面上国内外机器人品牌大厂UR、TM,都以DC伺服马达驱动机器人关节,驱动器体积及所需功率又比传统工业机器人使用的大功率AC伺服马达小。中国台湾马达大厂东元电机(TECO)近年来也利用自家马达关键技术与其他硬、软件配件及程序工具整合,开发出最新关节模块CJM,可望协助中国台湾产学研各界,加速自主开发协作型机器人。图4 : 东元电机近年来也推出出最新关节模块CJM,可望协助中国台湾产学研各界,加速自主开发协作型机器人。(摄影:陈念舜)因为半导体制程进化,使得芯片效能不断提升,也直接提升了马达电源效率。CJM采用新一代马达驱动芯片与32bit微型控制器MCU、FPGA双核心处理能力,提高电流带宽至6.1KHz,即可协助整合打造低功耗马达,对于节能亦有帮助;进而降低整定时间至1ms、编码器分辨率23bit,满足高精密与快速响应需求。同时还支持EtherCAT高速通讯网络等多种高速通讯接口、符合IEC61800-7总线标准,可应用于多轴市场的工业物联网科技;搭配人性化的人机接口,与内建自动增益调测技术(Auto-tuning)、高低频抑制,使关节模块可在各种应用场合操作。进而陆续透过模块化设计,打造轻便且易用机种,秉持东元高度整合机电系统实力,可依客制化需求,快速更改马达功率150~750W、减速比;高度整合直流伺服马达及驱动器、双编码器、剎车、减速机,结构体积紧凑小巧,在相同功率下比同业产品更小也更轻。并导入该公司两项机构专利,包括:关节连接装置、转子剎车共轴技术,前者能有效提升出力轴法兰盘组装精度,缩短装配时间;以及后者节约电磁剎车机构空间,提升关节模块静止时的高固定性。使之更容易安装与编程,再被快速部署到各地,加速实现制造业的智能化。。藉此整合「开发时程短」、「快速导入」、「低技术门坎」、和「自行客制化」的特色,提供客户一个机器自造平台,再透过直结或自行设计臂管方式,得以较低成本打造专属使用者构型,可执行荷重10kg自动搬运、夹取作业的2~6轴协作机器人,并透过手拉顺应教导等精准控制技术,协助业者无痛升级智慧工厂。此外,随着协作型机器人逐渐普及,目前业界除了重视功能、质量与整体应用方案效益外,也响应消费市场端需求,必须更重视场域人员安全。例如国际标准化组织(ISO)即将宣布的新版工业机器人标准ISO-10218,即针对从机器人本体,到周边系统与应用场景如何规范使用安全上,提出更具体的功能定义及所对应的安全等级与条件。预估此全球通用标准若能在2022年底生效后,未来无论在机器人使用端或供应端,都须按此标准验证,除了可加强于使用上的安全性,也盼能藉此带动中国台湾机器人产业链升级,接轨国际标准趋势,未来在区域化生产趋势下,相对能提升智能制造系统方案对外输出竞争力。
图5 : 新汉智能符合新版安全标准ISO-10218,开发出以SCB100硬件为核心的Safety解决方案,并通过EtherCAT开放通讯协议来串接周边装置;待结合新汉智能提供的控制软件,即可自行建构3~7轴机器人。(摄影:陈念舜)近期由智动协会与20多家业者及检测验证机构发起「智慧自动化与检测验证联盟(TAICA)」,便期盼作为中国台湾首个交流平台,针对安全标准进行倡导、检测、验证工作;同时鼓励从终端使用、机器人制造商及零组件业者,以及系统整合商、经销商等,未来都能依此标准采购与生产,接轨国际趋势,并将逐步引导自动化领域相关厂商以符合法遵,推动TS安全标章认证为最终目标。近年来专注于工业物联网系统领域的新汉智能公司,也为此开发出以SCB100硬件为核心的Safety解决方案,并通过EtherCAT开放通讯协议来串接周边装置;结合新汉智能提供的软件,即可自行建构3~7轴机器人并加以控制。且依欧盟执委会正进行一读的机械规章(Machinery Regulation)的立法草案,将结合AI安全系统的机械产品纳入监管,而增列「AI系统等确保安全功能的软件」及「确保安全功能而装载AI系统之机械」两类产品为高风险产品,由原先适用自我宣告的验证模式,提升到法规监管程度较高的第三方验证。恐将反映在增添业者制造与验证成本,以及对于跨领域整合人才需求,导致不利于中小企业的市场竞争力,还可能延迟产品上市时程,阻碍技术创新活动。预估最快可在2023年完成立法程序并正式生效。目前中国台湾厂商生产制造的机器人等相关机械产品,系以提供一般性解决方案(general solution)居多,再由系统整合商、视觉厂商自行整合,导入于智能制造应用。必须尽快厘清新法规范系统供货商与整合商的责任分配问题,始能有助于中国台湾机器人业者及早因应法规变革。
全球最大的致力于工业自动化与信息的公司 罗克韦尔 自动化 (NYSE: ROK),今日正式启动苏州站“罗克韦尔自动化全球路演”(RAOTM) 和“罗克韦尔自动化大学”(RAU) 活动。来自全国各地的 1000 多位客户和行业专家汇聚一堂,交流与探讨如何打造“ 互联企业 ”并实现智能制造。这是今年中国路演活动的第二站,首站活动已于年初在北京成功举办。 在此为期两天的活动中,共设置了超过 26 个展台、12 块演示板、62 场技术研讨会和 9 场动手实验,旨在引荐罗克韦尔自动化合作伙伴联盟™内的各家领军企业,促进资讯传递与沟通交流,最终帮助制造企业缩短产品上市时间、优化资产、降低总经营成本、缓解企业风险并提高盈利能力。 罗克韦尔自
仲恺高新区紧跟国家战略部署,继续发挥粤港澳大湾区最具吸引力的投资热土和创业乐园优势,积极引进高端制造业,持续推进“2+1+X”智能产业生态发展,以形成万亿级电子信息产业集群核心引擎。 为此,由仲恺高新区管委会主办、OFweek中国高科技行业门户承办的“ 2020中国·惠州仲恺高新区全球在线招商推介会暨智能制造高层在线论坛 ”今日再启新征程,旨在探讨智能制造与惠州仲恺产业的机遇碰撞及未来。 在广东省和惠州市各级领导的支持下,本次活动获得了多位政府主管领导、行业资深专家、智能制造领军企业的支持并出席,他们就惠州智能制造产业区位优势、产业基础、发展政策以及产业发展趋势、产业技术发展现状等热门话题进行在线解读与探讨,为企业在市场开拓、产业
中国将成为工业机器人市场增长的主要驱动力 中国工业机器人行业目前处于产业转型升级需求释放、人口结构和工作理念的变化、国家政策红利的凸显、资本市场助推的机遇叠加期,多重原因的助推使得中国的工业机器人行业孕育重大投资机遇。 自2013年开始,中国成为全球工业机器人第一大市场,制造业“机器换人”需求旺盛,预计未来一段时间内仍将保持快速增长。CRIA和IFR的数据显示,国产工业机器人在一般制造业的销量占比未显著落后于外资,且在个别领域处于绝对优势地位。未来几年内中国将成为工业机器人市场增长的主要驱动力。预计2017~2020年,中国工业机器人年均销量预计为15万台,年均复合增长率为17%。中国工业机器人销量占全球比例预计从2015年的2
BOE(京东方)荣膺全球智能制造最高荣誉“灯塔工厂” 打造行业数智融合新典范 3月30日,世界经济论坛正式对外公布最新一批“灯塔工厂”名单,BOE(京东方)从全球众多企业中脱颖而出,荣膺全球智能制造领域最高荣誉“灯塔工厂”,成为中国大陆第一家也是唯一一家入选的显示企业,成功打造全球数智融合新典范,这也是BOE(京东方)在智能制造领域的首张世界名片。 BOE(京东方)福州第8.5代TFT-LCD生产线 灯塔工厂 由世界经济论坛与麦肯锡咨询公司共同发起,在全球范围内甄选第四次工业革命先进技术应用的领军企业,灯塔工厂评选难度极高,此前全球范围内仅有90座工厂入选。此次BOE(京东方)首次申报即成功入选,不仅标志着其在大规模
最高荣誉“灯塔工厂” 打造行业数智融合新典范 /
近日,在江苏南京召开的首届世界智能制造大会上,一个融合“中德DNA”的应用研发机构——中德智能制造研究院成为各界关注的焦点,他们不仅携德国“师傅”带来智能制造的精髓理念,还与我国电力设备领域的顶级公司国电南瑞集团签署了智能制造合作协议。 在智能制造领域,中国企业究竟该向德国“师傅”取一部什么经? 中小企业如何发力“智造” 当前中国的智能制造产业面临技术创新能力薄弱,产业规模小,企业小、散、弱等问题。专家们认为,德国工业4.0更加重视生产线智能化,面向更多的中小型企业,分批次有层次地进行智能化升级改造,这一路径更适合当前我国工业2.0、3.0、4.0并存的现状。 成立于1949年的弗劳恩霍夫协会是欧洲最大的工业应用研究机构,是德国
引言 中药的生产得利于中药提取,而中药提取技术运用体现在中药提取设备的发展。在智能化技术的驱动下,中药提取设备进入转型升级的阶段,一些企业中药提取设备也开始实现智能化。随着科技的进步和发展,智能化、数字化、自动化、信息化将成为中药提取设备发展的必然方向。 智能化中药提取旨在实现从药材的配料、投料、提取、浓缩、收膏到干燥收粉的全流程自动化智能控制操作。 1智能制造设计概述 中药提取生产目前依然以传统生产工艺为主,装备简单,生产过程中需要依靠操作人员对每台设备进行操作并凭经验来判断,生产工艺技术落后,生产自动化与智能化水平、在线质量检测技术和智能监控技术运用度较低,严重制约了中药提取智能制造的健康发展,也不利于稳定中药产品质量
技术在中药提取中的应用 /
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