機械手臂終端工具的GPS：感測技術的能耐與重要性
2019-12-06
作者
James Taylor，OnRobot亞太區總經理
雖然靈活的夾取技術已大幅改善物件的取放，但感測技術能幫助機械手臂控制力量，更精準地放置物件。
末端執行器，或稱機械手臂終端工具(End-of-Arm Tooling；EOAT)，是現代工業自動化最重要的元件之一。雖然靈活的夾取技術已大幅改善物件的取放，但感測技術能幫助機械手臂控制力量，更精準地放置物件。先進的力矩感測器與近距離感測器中的力量感測功能，可讓機械手臂以合適的力道找出物件的正確擺放方向。
妥善運用不同的機械手臂終端工具是企業致勝的關鍵，因為這些工具，包括夾爪、感測器、工具快換裝置、視覺控制等工具的組合能替工業自動化創造重要價值。
其中，感測器能幫助製造商針對特定的生產應用找到最合適的機械手臂終端工具組合，例如，比起只用一個機械手臂終端工具打天下，使用快速夾爪更換器能迅速針對不同需求切換各式夾爪；感測器則扮演幫助夾爪找到安全移動路徑的角色，確保物件不會因更換工具而產生碰撞損害，讓作業效益得以加倍。
感測器讓協作型自動化成為可能
大多數的協作應用在處理物件時都需要複雜的操作流程，包括正確擺放對應物體的位置、確保在無碰撞的路徑上作業、控制夾取力道的同時管理機器人與周遭環境間的複雜互動等。近距離感測器與力矩感測器中的最新感測技術，可避免夾爪在操控過程中碰撞或損壞物件，並能以適當的力道抓住物體。
感測器就像機械手臂終端工具的GPS一樣，可以在現代化的協作型應用中引導自動化作業的進行。時至今日，許多工業系統中都可以看到感測器的蹤跡，感測器在物體與周遭環境間扮演著介接角色，能根據任務執行結果提供反饋。不論是生產力、品質、穩定性和安全性都與機械手臂終端工具感測器的效能息息相關，以OnRobot的感測器來說，其配備了力量控制套件，能藉由相輔相成的軟硬體來實現部署流程簡化並降低成本。
隨著產業應用日趨廣泛，人們對感測器的設計與技術創新需求也迅速攀升。根據Persistence Market Research的研究報告，截至2017年底為止，全球近距離感測器每年可創造120萬美元的營收。
先進感測器為現代工業自動化帶來變革
感測器可偵測光線、溫度與碰撞點等讓自動化作業能順利進行的重要變數。由於感測器所扮演的重要角色，它已被廣泛應用於各種工業自動化領域中，其功能性更是與日俱增。企業可以依據不同的任務性質選用各種類型的感測器，例如溫度感測器、壓力感測器、MEMS感測器、力矩感測器、定位與近距離感測器、發光感測器…等。
這些創新的感測技術讓原本無法實現的應用得以成真。例如，OnRobot的Gecko夾爪使用仿生物的顯微感測器，相較於使用靜電感測器的夾爪，Gecko夾爪將能更確實地抓取平滑物體。
由於感測器攸關機器人在不同應用中的效能，例如判別正確與不正確的移動，或是提供資訊給夾爪以做出適當反應，因此感測器的運作不容有絲毫差錯。OnRobot RG2-FT智慧夾爪裝載了六軸力矩感測器與近距離感測器，即使未事先編程參數，此夾爪仍然能夠控制自身與機器人以實現操作員的要求，讓機器人與人類員工得以實現真正的協同作業。
RG2-FT智慧夾爪在六個軸上的裝載能力。
六軸力矩感測器可在六個軸上進行準確的力量與力矩量測，讓組裝、拋光、磨光等艱難的協作型應用獲得精準的控制力。此外，這項感測器配備具特殊功能的HEX軟體，能簡化整合流程。
透過此種力矩感測器，機器人得以遵循各種複雜的路徑與曲線進行作業，讓表面處理等要求細節的工作變得輕而易舉，且能實現更臻完善的品質，而這類協作型應用是以往傳統機器人無法辦到的。
HEX力矩感測器適用於需要高耐受度的應用情境，特別是與汽車零件相關的生產流程，例如將針腳插入馬達時，需要非常高的作業精確度以確保方位正確；此外，在拋光與磨光等應用流程中，則需要能夠維持固定的表面施力，因此若在家具、船隻與飛機製造等應用中使用可設定力矩的感測器，將能大幅提升工作效率。
感測器如何帶動業務成長
在部署自動化的協作型應用時，感測器能為企業提供更高的可靠性與應用靈活性，而智慧型的感測技術能讓企業將分散在各系統中的資料彙整成可用於執行的資訊，以實現更即時的最佳化自動化作業。
透過感測器為機器人提升觸覺，將可協助企業避免因作業錯誤而導致重工，進而省下人力，並降低自動化與生產成本。
機械手臂終端工具的開發者持續提升這些工具的感測功能，例如使用認知軟體擷取攝影機的影像，以告知機器人夾爪如何以最佳方式來處理物件。隨著這些創新功能日趨成熟，包括感測在內的各項技術將能協助機器人從觀察中學習與反應，未來這些功能都會內建於機械手臂終端工具中，而且只需一個按鍵就能執行。
儘管感測技術會持續發展，而企業自動化流程也將被繼續最佳化。以現階段而言，智慧夾爪與感測技術已經證明了機械技術的長足進步。
本文同步刊登於EE Times Taiwan 12月號雜誌
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