機械手臂協作 造船業邁大步
2023/09/28 | By 經濟日報舉例來說,以常見6噸工作船需使用超過3噸重的玻璃纖維布(簡稱玻纖布)用於強化船體,玻纖布由數公里長的玻纖股及紗複合材料組成,以積層製造方式依需求裁切大小並層層堆疊藉此賦予其強度、剛度與耐用性,根據船體受力結構需製作四層至七層不等的玻纖布。堆疊過程中,玻纖股及紗需相互對位疊放並進行沾膠滾壓,讓樹酯膠充分滲透纖維(又稱玻纖布預浸布製作)。
藉由科技專案資源,金屬中心在深度學習及數位孿生的智慧化相關技術基礎下,使用負壓原理設計了手臂末端的取放工具,成功地抓取透氣玻纖布,再以視覺導引手臂完成除皺對位路徑,克服取放過程中可能產生玻纖布形變。並建立柔性變形對位滾膠等協作模組,經由物理引擎模擬環境下進行資訊擷取及學習,智慧化生成手臂滾膠路徑,人機共同協作,人員只需在手臂無法滾膠的範圍內,共同進行滾壓及協助玻纖邊緣處進行補膠動作。
此外,機械手臂裝載安全皮膚感測,當人員碰撞下會自動停機,避免人機協作時可能發生危險。使手臂與人員共同協作,省力完成玻纖積層生產,創造更友善的工作環境。
藉由虛實整合技術縮短演算法學習時間,解決人工作業容易產生差異的問題,應用在6噸工作船製造上,可有效節省耗膠量、船體重量減少8%以上、增加額外載貨量達500公斤,將來可衍生應用在巡航艦等輕量化船身,提高整體速度及續航力。
金屬中心開發台灣首款紗股取放滾膠雙門型手臂生產單元,解決傳統產業人力缺口及3K生產問題(3K指的是危險、辛苦、骯髒)。藉由機器人次系統控制器(RCC)視覺功能套件進行強化學習,藉以生成玻纖布取放路徑,解決柔性變形問題,如影像處理、主從訊的架構完成雙手臂協作任務等,數位化股紗材料及滾膠使用量亦可優化製程參數,降低滾膠成本8%以上、提升產能30%,預計每年提高產值新台幣2,000萬元,協助台灣造船遊艇業者跨入智慧製造第一步。
(作者是經濟部技術處智慧機器人與製造應用AI系統開發計畫/柔性材料機器人加工系統技術計畫主持人與成員)