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產業技術評析

2022年德國漢諾威工業展智慧機器人觀察
發表日期:2022-07-06
作者:熊治民(工研院)
摘要:
德國漢諾威工業展(Hannover MESSE)一向是全球最著名的工業展會。受到COVID-19肺炎疫情影響,漢諾威工業展在2020年停辦,2021年則以線上展方式舉辦。

全文:

一、2022年德國漢諾威工業展


德國漢諾威工業展(Hannover MESSE)一向是全球最著名的工業展會。受到COVID-19肺炎疫情影響,漢諾威工業展在2020年停辦,2021年則以線上展方式舉辦。在2022年,重新恢復實體展會(圖1),並配合線上產品展示。不過相較於往年在3月底~4月初舉辦,今年漢諾威工業展時間延後到5月30~6月2日,展期較短。此外,由於全球疫情仍持續中,今年展會規模也縮小,僅使用展場中的2~13館;展出規模不足往年2/3。


為使國內各界人士能持續掌握國際工業技術發展狀況,工研院產科國際所ITIS研究團隊,在今年重回漢諾威工業展會場,對各項創新技術、產品、應用方案進行觀察。在本文中,將重點針對展會中的智慧機器人產品及應用進行觀察分析。

 

圖1  2022年德國漢諾威工業展,展場入口

資料來源:工研院產科國際所ITIS研究團隊(2022/05)

圖1  2022年德國漢諾威工業展,展場入口

 

二、工業與服務型機器人


(一)Aeon Robotics


Aeon Robotics是德國一家機器人新創公司,該公司展出名為DROID的機器人系統。DROID結合靈巧的機器手臂和仿人類手指的5指夾持器架構(圖2)。這套機器人系統的特色,是操作人員可透過穿戴式力反饋控制器(圖2中藍色裝置),藉由手部肢體動作演示,以直觀方式教導機器人完成預定動作與任務。因此操作人員不需要具備程式設計技能。


DROID機器手掌具有人工智慧(AI)輔助力量感知功能,並可藉由力反饋控制系統將力量直接傳遞給操作人員。此機器人系統因為整合相機與機載AI處理功能,所以能適應不同的抓取物體特性差異,和工作場域的變化。

 

圖2  Aeon Robotics公司DROID機器人系統

資料來源:工研院產科國際所ITIS研究團隊(2022/05)

圖2  Aeon Robotics公司DROID機器人系統

 

(二)Fraunhofer IWU


德國研究機構Fraunhofer IWU,展出能應用於服務機器人的軟性機器人技術,在靠近人體,甚至是與人接觸時,能提供更高的作業安全性。為達成此目標,通常可選擇使用不會對人體造成傷害的軟性材料製作本體。但是這類缺乏充足剛性的材料,會限制機器人實際作業能力;例如無法舉起咖啡杯。因此研究團隊重新思考,希望研究出能調節剛性的機器人本體。


在本次展覽中,Fraunhofer IWU展出一種具有可改變本體剛性的機器人原型(圖3)。此機器人結合感測器、致動器以及手勢控制技術,形成一組三節式機器手臂。雖然這還不是最終產品,但已經可用於驗證前述自主調節剛性概念。

 

圖3 Fraunhofer IWU可調節本體剛性概念機器手臂

資料來源:工研院產科國際所ITIS研究團隊(2022/05)

圖3 Fraunhofer IWU可調節本體剛性概念機器手臂

 

三、自主移動機器人


(一)Robotnik Automation


Robotnik Automation是一家西班牙公司,主要業務為機器人技術研發及自主移動機器人(AMR)產品開發。該公司研發多種類型AMR,包括應用在工廠、倉儲領域的室內AMR,以及應用在戶外的多用途AMR。該公司也可以依據客戶需求,開發客製應用AMR。


在本次展覽,Robotnik展出SUMMIT-XL STEEL自主移動機器人平台,可應用於工廠、物流、室內運輸等。SUMMIT-XL STEEL具有堅固的車體設計,承載量可達到250公斤。這款AMR平台搭配4組結合高功率馬達及大尺寸萬象輪的驅動模組。每個模組都整合一個無刷馬達和高精度里程表感測器。


SUMMIT-XL STEEL操作模式包括自主導航;或是通過攝影機進行即時影像傳輸,由操作人員進行遠端遙控。在控制系統上,這款AMR採用開放架構機器人作業系統(ROS),允許使用者自行整合其他硬體元件。


在展場,Robotnik展出的SUMMIT-XL STEEL,搭載一具UR公司協作機器手臂,可執行零件抓取工作(圖4)。

 

圖4  Robotnik公司SUMMIT-XL STEEL自主移動機器人

資料來源:工研院產科國際所ITIS研究團隊(2022/05)

圖4  Robotnik公司SUMMIT-XL STEEL自主移動機器人

 

(二)Fraunhofer IML


Fraunhofer IML 展出創新性自主移動機器人evoBOT。有別於一般4輪AMR,evoBOT採用後2大輪+前2小輪架構,具有極高的敏捷性和靈活性(圖5)。evoBOT有兩種移動模式,一種類似一般AMR的4輪行駛;另一種是只用後兩輪移動,以便適應較複雜的操作空間。在此移動模式下,evoBOT能透過逆複合擺原理(the principle of an inverse compound pendulum),在不需外部平衡配重情況下維持動態穩定。evoBOT可以保持自身永久平衡,即使在斜坡、不平坦的表面上,也可以保持平衡並順利移動。


Fraunhofer IML希望這款AMR的應用能超脫一般倉儲物流範疇,進而能在複雜城市空間中執行更多任務。目前展出的AMR仍屬於研究中產品,可執行推、拉物品等較簡易工作。Fraunhofer IML希望透過持續研發,擴增evoBOT功能;包括物品交付、移轉等。evoBOT也透過仿生設計,增加人機互動效能,可讓evoBOT成為人類的個人助理。

 

圖5  Fraunhofer IML展出創新性自主移動機器人evoBOT

資料來源:工研院產科國際所ITIS研究團隊(2022/05)

圖5  Fraunhofer IML展出創新性自主移動機器人evoBOT

 

(三)Hyundai Robotics


現代機器人(Hyundai Robotics)為韓國現代集團旗下機器人公司,產品包括工業機器人與服務型機器人。在展場,該公司展出多款可應用在商店、賣場、餐廳,進行物品運送的自主移動機器人。包括Hyundai S1(圖6左)及T5(圖6右)送餐機器人。Hyundai S1具有三層餐食置放盤,可承載30公斤,移動速度1.5公尺/秒,採用SLAM(Simultaneous localization and mapping)自主導引,可透過語音或面板進行設定控制。

 

圖6  Hyundai送餐用自主移動機器人

資料來源:工研院產科國際所ITIS研究團隊(2022/05)

圖6  Hyundai送餐用自主移動機器人

 

四、基於機器人之智慧製造應用


日商OMRON公司展出一套基於該公司Cell-Line Control System的智慧化生產系統(圖7)。這套系統還整合協作機器人、人工智慧、機器視覺,以及多種感測器,能夠有效滿足少量多樣生產需求。


OMRON展出的智慧產線,使用臺灣達明機器人公司協作式機器人(圖8),能提升人機協作流程效率與安全性。透過機器視覺及人工智慧,可以即時偵測產品生產品質,以及人員作業是否有依循標準作業程序。因此這套智慧產線能充分滿足製造業對生產彈性、效率及品質上的需求。

 

圖7  OMRON公司智慧化彈性生產線

資料來源:工研院產科國際所ITIS研究團隊(2022/05)

圖7  OMRON公司智慧化彈性生產線

 

圖8 達明機器人公司協作式機器人

資料來源:工研院產科國際所ITIS研究團隊(2022/05)

圖8 達明機器人公司協作式機器人

 

五、結論


雖然本屆展會展出規模較往年縮減,但仍有許多創新技術與產品值得深入探討。在智慧機器人領域,像Fraunhofer等研究機構,已經在構思下一代自主移動機器人,與更具安全性與應用彈性的服務型機器人創新技術。雖然目前仍處於原型發展階段,但已經可以帶來許多新的創意啟發。綜觀全球機器人發展趨勢,以往涇渭分明的工業機器人、服務型機器人界線正逐漸融合。部分仿生工業機器人與協作機器人產品,由於具備更大的應用彈性與安全性,在非工業領域應用性持續增加。這也是值得國內相關企業在制定機器人技術與產品研發策略時,值得重視的發展方向。


(本文作者為工研院產科國際所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)


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更新日期:2020-04-08

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