工業4.0微工廠實現之多功能協同雙手臂

The Multifunction Synchronized Dual Robotic Arms for the Industry 4.0

柯存穗(Tsuen-Suei Ke)

指導教授 ： 王榮爵

國立虎尾科技大學/電機資訊學院/電子工程系碩士班/碩士(2017年)

摘要

本「工業4.0微工廠實現之多功能協同雙手臂」，其中結合了雙機械手臂協同生產、智慧平台、影像辨識、安全手臂、智慧型手臂夾爪切換、手臂學習系統、回饋停機機制與人性化操作介面等特色功能，以確保產品智慧生產之速度與品質，且同時增進工廠之安全性。
其中的特色功能包含：1.人性化即時操作介面－以電腦進行遠端控制機器雙手臂，並即時回傳工作進度與實體工作影像，提供使用者了解工作狀況。2.雙臂結構與智慧型手臂夾爪切換－採用兩隻多軸機械手臂互相搭配，是為兩隻機器手互相輔助操作，將有效地提升工作效率及生產速度，且結合影像辨識系統來判斷目標物體之大小與定位，並依照操作者需求更換夾爪(如兩爪與其他種類夾爪互相切換)，使作業上更為準確且有效率的完成工作項目。3.安全手臂概念－將計算多軸數學模型，並應用去規劃與限制機械雙臂的運動路徑，以降低雙機械手臂的碰撞。其次將在機械手臂上安裝感測器，根據機器手結構碰撞所回傳的訊號，作為手臂停止動作的依據。如此可降低工廠中的工安危險，同時提升了生產的可靠度，達到仿人類雙臂的智慧型機器手水準。4.機械手臂學習系統－依照使用者想完成的動作來控制手臂。隨著移動定位，系統將會記憶移動路徑並還原移動方式，可根據使用者所需來客製化手臂動作。5.回饋機制－機械手臂系統的各種感測器回饋訊號將傳送至雙手臂控制核心，依據訊號判斷故障的可能機率，去做緊急斷訊及停機。
本設計核心將效法德國的工業4.0為目標，透過智慧自動化機器人生產系統，來協助達成智慧無人工廠的生產流程。將可藉此系統的開發，提升國內產業之技術與概念，促進產業的升級，強化本國產業競爭力，開創我國智慧工廠之新指標。

關鍵字

工業4.0 ； 智慧工廠 ； 智慧自動化 ； 機械手臂 ； 機器人 ； AI馬達

並列摘要

In this thesis, a multifunction synchronized dual robotic arms for the industry 4.0 was designed and integrated with synchronized collaborative productions, intelligent platforms, image recognitions, safety arms, automatic replacement jaws, arm learning system, feedback downtime and user-friendly interface, not only ensure the quality and productivity of working lines but enhance the safety of factory simultaneously. The feature functions included User-friendly instant operation interface, which provides the robotic arms real-time working situation to user by computer far-end control. Conversion of arms and jaws structures collocated with multi-axis robotic arms and image recognitions mutually to elevate working efficiency and productivity in effect. Safety arms conception based on multi-axis mathematical model, using sensor to induce arms collision and signal the arms to halt instantly. Learning system with positioning recall enabled users to customize arm movements. Feedback mechanism by means of the information of sensors was aimed to deliver the feedback to the central controller to make immediate parameters adjustment. The core of this program was aimed to follow industry 4.0 of Germany, implementing in the production process of wisdom unmanned factory via intelligent automation robot production system. Furthermore, the development of this kind will emerge domestic industry technology and concept, promoting and strengthen the competitiveness.

並列關鍵字

Industry 4.0 ； intelligent factory ； intelligent automation ； Robotic arms ； Robot ； AI motor

參考文獻

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