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2023年12月6日 星期三

什麼是Cobot(協作機器人)? 


不只是縮時,還有粉塵、噪音、位移偵測


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在《跑者刀片,Blade Runner》、《終結者,Terminator》、《火影者,The Matrix》、和其他大片之間,好萊塢描繪了一幅可怕的畫面 —— 智慧機器試圖摧毀人類。雖然人工智慧(AI)有望改變我們的未來,但在未來幾年,它和先進的自動機都不太可能比使我們的生活更輕鬆、更有成效更有效,讓我們更有希望。


與此同時,機器人正在為生產現場帶來重大且相當必要的收益。正如人們詳細討論的那樣,熟練勞動力短缺仍然是一個長期存在的問題,最便捷的解決方案是儘可能實現自動化。雖然人工智慧將有助於加快這些措施,但其影響尚未達到任何意義的程度。然而,請放心,它即將到來 —— 而且比我們任何人預期的都要快。


停止煩惱

Joe Campbell 是密西根州安娜堡環球機器人美國公司的策略行銷和應用開發高階經理,該公司是一家協作機器人製造商,通常被稱為「協作機器人」。坎貝爾自稱是「自動化老傢伙」,他目睹了機器人從大容量、僅用於汽車的技術演變為今天的「我們可以在哪裡工作?」的格局。


對於任何現在對潛在的人工智慧相關失業人員來說,他建議他們不需要擔心。坎貝爾說:「我那天聽到有人談論特斯拉的自動駕駛半卡車將如何讓所有長途司機失業。」「但你知道嗎? 即使這項技術今天可用 —— 但事實並非如此 —— 實施它也將是一項重大的資本投資。這需要一些時間。」


誠然,他補充說,我們看到機器人承擔了很多其他工作,從幹牆整理到漢堡翻轉,但無論如何,這些職位越來越難以填補。「而且,歸根結底,社會以前已經經受住了這些轉變,我們將像所有其他轉變一樣度過這一轉變。」


他說得對,考慮農業。根據 2005 年的一份題為「20世紀美國的轉型」的報告。「農業和農業政策」,在 20 世紀初,全國 41% 的勞動力受僱於小農場。一個世紀後,由於依賴數百萬拖拉機的「高產和機械化農場」的發展,這一比率下降到 1.9%。展望未來,隨著機器人承擔種植、除草和分揀等任務,農業就業將進一步下降,其中許多機器人都配備了支援人工智慧的攝影機。

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根據三菱電氣自動化公司的Patrick Varley的說法,該行業永遠不會回到機器人流行之前的樣子。 (由三菱電氣提供)

細紅線

這篇報導不是關於人工智慧的,儘管該技術將在未來的自動化中發揮巨大作用。這是關於工作場所機器人和人類之間的關係 —— 他們的合作 —— 密西根州羅切斯特山的 FANUC 美國公司有很多話要說。


地區銷售經理 Adam Willea 提供了幾個此類合作的例子。例如,在裝置安裝或維護期間,它可以是機器人檢查人類工作的地方。在機器車間和鈑金製造中,協作越來越普遍,機器人在那裡裝載和解除安裝零件,之後可能進行去毛刺和清洗。裝配線是協作工作的又一個機會,機器人焊接、模壓塑膠零件的修剪和脫模、包裝、托盤、分揀等也是如此。


在每種情況下,人類都會在附近工作或定期檢查機器人的進度。這是協作嗎?「是的,」Willea堅持認為,但指出,按照定義,機器人本身可能不是「合作的」。「第一,它是無柵欄的。 機器人和人類之間沒有障礙。其次,它是互動式的,這意味著人類可以觸控機器人,並輕鬆告訴它何時開始和停止。最重要的是:它是安全的。人類沒有受傷的機率。所有這些條件都必須在協作環境中得到滿足。」


許多人未能抓住的曲線球是,這種環境中的機器人可能是一個協作機器人,但鑑於適當的寫程式和安全裝置 —— 例如,區域掃描器,當人類接近時,使機器人減速並停止 —— 即使是所謂的工業機器人也可以進行協作。Willea 解釋說:「我們出售兩種款式,我可以告訴你,’協作'一詞已經演變成它不是的東西。」


蘋果和柳丁

我們不會在這裡探討每種機器人類型的相對優點,也不會比較它們的安裝成本。這是像 Willea 和 Universal Robots 的 Campbell 這樣的人摔跤的論點。然而,我們將注意到,協同機器人通常比機器人慢得多,準確性更低,更容易實現和寫程式(儘管隨著協同機器人製造商的不斷進步,這些屬性每天都在改善)。


也就是說,協作機器人適合大量的工業任務,而且由於「推出一個」非常容易,它們通常作為通往機器人新手商店的門戶。


密西根州謝爾比鎮 KUKA Robotics Corp. 的 Corey Ryan 指出:「他們中的大多數人,正在進入小商店和一些中型製造設施。」


Ryan 是庫卡的醫療機器人總監,這是一個消耗大量協同機器人的細分市場。然而,他的許可權也延伸到工業用途。他指出,過去幾年的重點已經從機器人的協作屬性轉移到了可程式的便利性。Ryan 解釋說:「無論他們是在看協同機器人還是機器人,人們都想要簡單。」「因此,如果他們能與現任員工一起快速啟動並執行 —— 其中許多人可能是技術性的,但沒有機器人經驗 —— 他們願意滿足於協同機器人的較低速度。」


除了應對普遍無法找到新員工的情況外,還需要留住現有員工。如果你可以自動執行枯燥、骯髒和危險的任務,並將工人重新佈署到更有趣的活動,那麼這樣做就容易得多 —— 設定和可程式機器人就是其中之一。結果? 員工更快樂,吞吐量更大,員工人數增加,零件準確性和產品流程更可預測。

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具有 50KG 有效載荷能力的 CR-35iB Cobot 可以輕鬆架起像這種鑄件這樣的重型組件。 (由 FANUC 美國提供)

複雜性該死

像 FANUC 和大多數其他「工業機器人」供應商一樣,KUKA 提供一系列協同機器人。Ryan 賣了很多,他斷言這些都和競爭對手的產品一樣好。但是,如果一家商店正在尋找最大的吞吐量和全天候營運,他會將他們指向該公司的工業產品之一,儘管這些產品更複雜。


他說:「也許我會因為這麼說而惹上麻煩,但協同機器人實在是太不強大了。」「如果你每天執行幾個小時,它可能會持續 15 年,但工業機器人目的在處理大量、不間斷的工作。因此,即使它們在實現和可程式方面更具挑戰性,它們也會圍繞一個協作機器人轉圈。」


但是,請稍等;檢視任何工業機器人的文獻。瀏覽製造商的網站,與銷售人員交談 —— 所有人都會吹噓他們的商品,比以往任何時候都更方便使用者。例如,FANUC 有其 ROBOGUIDE 模擬軟體。還有 KUKA.AppTech、ABB 自動化的 Wizard、Yaskawa 的 MotoSim 和 Comau 的 Smart 軟體包,僅舉幾例。每個都提供了一個直觀的軟體介面、高階模擬和特定於應用的工具,目的在提升機器人-機器人可程式領域。


再也不回去了

撇開可用性和效能比較不談,該行業永遠不會回到過去的樣子。三菱電氣自動化公司機器人產品行銷經理 Patrick Varley 這樣說(伊利諾伊州弗農山)。Varley 已經在這個行業工作了三十多年,像環球機器人的 Joe Campbell 一樣,看著機器人從利基市場走向主流。


Varley 同意他的同行對自動化日益成長的需求,以應對勞動力短缺,但正如 KUKA 的 Ryan 指出的那樣,問題不僅僅是找到員工 —— 一旦你找到了員工,它就會讓他們留在身邊。Varley 解釋說:「如果你不能讓他們留下來,你總是處於再培訓模式。」「你的品質下降,生產受到影響,當你最終讓他們跟上速度時,他們會去其他地方工作,每小時再花 50 美分。 這非常令人沮喪。」


自動化為零件品質、生產成本、作業排程和機器正常執行時間帶來了製造商無法實現的一致性。Varley 補充說:「即便如此,我並沒有看到機器人密度的無休止地增加,因為總會有一些機器人做不到的工作,或者人們做得更好。」


Varley 剛從雜貨店購物回來,舉了一個每個人都能理解的例子:從陳列櫃中挑選最好的櫻桃袋。他指出,即使是最聰明、最有能力的機器人也缺乏人類的判斷力和直覺。雖然人工智慧、視覺系統和觸覺回饋,將使機器人更接近我們與生俱來的能力,但它們不太可能在短期內超越我們。

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Carsten Sørensen(右)和 Benni Lund(左)與執行長 Michael E 是 ROEQ 機器人裝置的共同所有者。 漢森(圖中未顯示)。 (由ROEQ提供)

增加品質

Varley 說:「即使是相對簡單的任務,比如把兩半手機放在一起或將小螺絲插入攻絲孔中,對機器人來說也相當困難,教一個人執行這些工作的成本可能令人望而卻步,至少在需要更少數量和快速轉換的情況下。」


同樣,隨著我們進入這個勇敢的新機器人世界,易用性和可程式性對機器人事業非常重要。尚未開發的創新也是如此,這就是波士頓 MassRobotics 等公司的發展方向。該組織是一個由各種行業合作伙伴(包括三菱電氣)支援的非營利組織,其既定使命是「透過為企業家和創新的機器人和自動化新創企業提供開發、原型、測試和商業化其產品和解決方案所需的工作空間和資源,幫助建立和擴大下一代成功的全球機器人和互聯裝置公司。」


Varley 說:「我親自與他們接觸,看看這些企業家將何去何從。」「雖然其中大部分尚未準備好生產,但他們的一些發展令人驚歎。 接下來的幾年將非常有趣。」


卡車

雖然卡車運輸業對自動化沒有什麼可害怕的(至少在未來幾十年裡),但對於那些以駕駛叉車為生的人來說,情況可能不是這樣的。總部位於丹麥的移動工業機器人(MiR)A/S 打算透過自主移動機器人(AMR)車隊實現各地倉庫樓層的自動化,據說這些機器人可以最大限度地提高物流營運的效率。


正如 MiR Americas 的應用專案主任 Brian Betts 所指出的那樣,該公司正在順利進行;MiR 已在全球安裝了 8000 多個機器人,並在美國有大量存在。


Betts 勾選了公司的幾款 AMR 模型,包括其小型 MiR100 到 MiR1350,其數字代表以公斤為單位的承載能力。每個都是電池供電的輪式平台,目的在移動盒子、托盤和貨櫃,當與 MiR Fleet (一個充當交通警察的監督軟體系統)結合時,可以自主地在倉庫和生產現場導航,以及管理機器人任務,並在需要時將裝置傳送到充電站。


Betts說:「我們還有一個名為 MiR Insights 的基於雲的工具,可以連線到車隊,並允許使用者視覺化其操作。」「透過瞭解流量模式和收集各種生產力指標,客戶可以更輕鬆地最佳化產品流等。」


怎樣才能使材料移動自動化?只需無線連線,就可以引用一些機器人的靜態物體,以及幾個小時的時間,來繪製地板及其許多障礙物。Betts 補充說:「我們在 YouTube 上很好地演示了這個過程,但簡單地說,機器人使用雷射掃描器和 3D 攝影機來駕駛,避開障礙物,並確定導航設施的最佳方式。」

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一輛 MiR250 在田納西州的 Denso 設施內努力工作。 (由 MiR 提供)

智慧手推車

無論自動化的未來如何,它將繼續需要支援工具和配件。機器人和機器人使用各種末端效應器、吸盤、焊炬、鑽頭和螺絲刀、雷射頭和其他各種附件來履行職責,沒有這些附件,它們將是昂貴的鎮紙。

AMR 也是如此。在某些情況下,這些自動駕駛機器人配備了鉸接臂,可以從貨架上抓取物品或閂鎖在垃圾桶上,但正如 Carsten Sørensen 指出的那樣,最常見的配件之一似乎只是一輛輪式手推車。


Sørensen 是 ROEQ ApS 的管理合夥人,ROEQ ApS 是 MiR 的鄰居,也是該國 Funen 島丹麥機器人叢集的一部分。2017 年,這家新創公司看到了對產品的需求,這些產品將為 MiR 不斷成長的 AMR 生產線增加功能,此後,它和幾個競爭品牌開發了手推車、升降機和輸送機。


他說:「可以說,AMR 非常擅長從 A 點到 B 點找到方向。」 「我們所做的是提供裝置,使其成為一個更有用的工具。」


這些裝置大多以連線到 AMR 的滾子模組和升降器模組的形式出現。這些模組不是將貨物直接放置在機器人的頂部表面,而是提供了一個智慧介面,正如名稱所示,具有滾子或升降機,不僅可以保護和支援 AMR 的負載,而且與其車載電腦通訊,以提高安全性和附加功能。而且,與該公司的所有手推車解決方案一樣,這些解決方案增加了 AMR 的承載能力 —— 在某些情況下增加了一倍 —— 同時大大增加了其作為送貨工具的實用性。


隨著自動化行業的發展,配件將成為自動化行業的一個關鍵方面,使機器人、合作機器人和 AMR 更有能力、更靈活,最重要的是,被可能擔心失去工作的人類所接受。正如大多數參與機器人革命的人所證明的那樣,最後一個擔憂是一個虛無的漢堡。自動化一再被證明可以提高公司的成長和效率,從而提高員工的安全性,並在大多數情況下帶來額外的工作機會。


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