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万物互联趋势下的机器人应用新蓝图
[作者 Adam Sobieski]   2020年10月20日 星期二 浏览人次: [1254]

随着云端技术的演进,同时推动制造相关解决方案的发展与应用,在万物互联的趋势下,也建构全新的机器人应用蓝图。


持续延烧的新冠肺炎疫情,使得多数企业在居家隔离政策下被迫面对营运新难题。过去绝大多数的制造商仰赖面对面会议与商谈、亲自到厂进行故障排除等作业模式,如今则必须重新思考与建立新对策。令人厌幸的是 ,随着技术演进,制造商目前将能够透过云端,更轻松地与协作型机器人进行远距连接。


正在实现中的万物互联

全球将近60%的人囗、逾90%的已开发国家能以网际网路连接彼此,足以印证世界正日益「互联」。现今的我们很难想像如果没有网路、智慧型手机、网路银行、串流音乐或播客(Podcast)、Netflix、社群媒体、电子邮件,世界将会是什麽样子。人们透过网际网路相互连结,大幅拓展了彼此接触、发展国际贸易,以及随时随地帮助他人的能力。


为此,许多消费性产品的制造商开始推出能够在家里与日常生活中互相连接的装置,从电视、手表到体重机,甚至是汽车,可连网的产品种类日益成长。这些装置能提供更丰富与客制化的内容、追踪个人资料(如体重、血压、心跳率),并在新功能推出时进行自动更新。


随着制造商逐渐意识到透过云端连接设备与产线流程,可带来即时资料分析、预测性维护、线上支援与诊断、云端备份等优势,因此近期倍受瞩目的机器人应用如何与云端技术相结合,成为值得深入探讨的热门议题之一。


协作型机器人上云的优势

透过云端连接协作型机器人有诸多优势,可以大致归类分成三种:


一、资料分析

资料分析是当我们面临「发生什麽事」与「未来会发生什麽」这两个难题时,最隹的解答工具。


若要了解事发原因,可以透过搜集协作型机器人的数据,进而探讨过去的生产资料、周期时间变化、停机原因等;市面上有数种解决方案针对资料搜集与可视化提供协助,部份解决方案主要用以搜集基本通用的资讯来汇整工厂数据,其作用类似以红、黄、绿三色表示机器状态的多层警示灯。


另一方面,因协作型机器人属於精密机械,拥有更多足以执行进阶分析的数据资料,有些解决方案便是针对机器人等特定设备的整合而生。上述软体解决方案皆能有效增加数据处理量或找出难以发现的生产流程问题,以优化机器人应用。


然而,若想进一步预测「未来会发生什麽」,则须透过先进的机器学习软体,以更深入了解特定应用,并在设备发现异常现象或偏离正常运作时向专家提出警示。这些解决方案大多利用云端运算技术来建立预测模型;除了云端,这些模型有时候也可在边缘设备上运行。


二、备份

由於协作型机器人的程式编写会随着零件型号更迭与生产环境改变而更新,因此,要在生产过程中有效率地编程协作型机器人需要花费不少时间,尽管制造商可以透过手动备份来保护研发资产,还是有越来越多企业渴??将这些重要数据备份至云端。


如果能够在云端备份协作型机器人的各种资料,企业将能更高枕无??地保存重要数据资产,因云端备份具即时性,企业再也不须使用USB、也不必费心记得哪个版本的档案存在哪个位置。若所选用的云端备份解决方案能针对不同版本的档案进行追踪,更可免去在档名後备注版本等繁杂且不利档案管理的步骤(如Sprocket_v1.2.program、 Sprocket_v1.2a.program等)。



图1 : 由Hirebotics云端软体驱动的云端监测解决方案,让制造商得以远端取得Universal Robots协作型机器人的实时I/O数据、机器人叁数及LOG档案等。
图1 : 由Hirebotics云端软体驱动的云端监测解决方案,让制造商得以远端取得Universal Robots协作型机器人的实时I/O数据、机器人叁数及LOG档案等。

除了程式码,协作型机器人中的LOG档案、诊断与校准资料等重要数据也需要经常备份。虽然这些档案并非每天都用得到,却是排除疑难杂症以及替换、重建机器人控制器时不可或缺的资料,若将这些档案安全地放置於云端,企业便能在紧急需要时立刻取用。现今也有部分备份解决方案提供直接共享的功能,将档案分享给协作型机器人的经销商、整合商或Universal Robots等机器人厂商,以实现即时技术支援与状况排解。


三、支援

当企业拥有一套完善的生产设备时,会需要相对应的支援,或是为此支援组织内部的其他同仁。


协作型机器人上云後将使得这些支援变得更容易,透过共享分析数据、LOG档案、I/O连接状态等资讯给公司内部专家或经销商、整合商及机器人厂商,更即时、迅速地解决应用困难或其他问题;倘若协作型机器人没有上云,专家便需要亲自到现场才能给予支援,不仅造成各方的时间延挎,亦提高了成本。


有些机器人厂商拥有先进的分析工具,能够诊断难以发掘的问题,像是Universal Robots的软体工具便可透过详细分析机器人底层数据来预测潜在问题。然而,这类工具必须能从协作型机器人中撷取数据与档案,因此若让Universal Robots的协作型机器人上云,便能将这些数据与档案即时回存云端,加速分析与问题排解。


轻松将协作型机器人上云

图2 : Hirebotics推出的手机应用程式与云端软体可驱动全新的BotX Welder自动化焊接解决方案,此一解决方案是基於UR10e协作型机器人的平台所开发。
图2 : Hirebotics推出的手机应用程式与云端软体可驱动全新的BotX Welder自动化焊接解决方案,此一解决方案是基於UR10e协作型机器人的平台所开发。

许多传统工业型机器人都需要制造商加购周边产品或模组,才能进一步运用机器人中的数据,有些甚至仅提供特定的协定和服务,若不仰赖供应商就无法取用机器人中的数据资料,限制了市场对解决方案的选择性。然而,协作型机器人则相对提供了诸多弹性,如Universal Robots的协作型机器人,无论何种型号皆在其控制器中附有乙太网路??囗,并提供一套开放且完整的介面,鼓励开发者生态系主动为市场创造更多解决方案,包含资料搜集与分析、机器人远距连接,以及即时技术支援等。


举例而言,拥有多年协作型机器人上云经验的Hirebotics近期在Universal Robots生态系中免费开放了部分功能,而所有型号的Universal Robots协作型机器人皆可免费取得Hirebotics云端工具,简化协作型机器人的上云部署。


机器人上云的常见挑战

虽然机器人上云所带来的效益显而易见,但仍有许多企业尚未部署,两大主因为成本与部署复杂度及安全性考量。


跨越机器人上云的成本与部署复杂度门槛

市面上许多机器人上云的相关解决方案门槛极高,不仅昂贵,也需要复杂度高的硬体方能实现;有些解决方案则对网路配置有特殊要求,而且架设程序繁杂;甚至有些方案不只向客户收取硬体费用,更要加上不合理的服务订阅月费。


尽管如此,还是有一些价格亲民且低复杂度的解决方案可供市场选择。前述提及的Hirebotics所打造的云端软体便是专为Universal Robots所设计,不需加装额外硬体便可运行於原厂的机器人控制器中。此外,使用Hirebotics平台上的云端功能时,只要透过手机应用程式扫瞄机器人示教器(teach pendant)上的QR码,即可为Universal Robots的协作型机器人注册与启用服务。


机器人上云的安全性考量

资讯安全的重要性在万物互联时代可见一斑,也因此成为装置连接云端的最大隐??。Universal Robots向来都建议企业所搭载的防火墙,应设定为仅允许可信任的资料传输。举例来说,Hirebotics的云端软体专为保护资料而设计,透过TLS相互验证凭证来进行安全连线,确保资料传输过程受到保护,让制造商能在安全无虞的情况下获取云端应用的优势。一旦制造商的资料上传至云端後,此解决方案将确保数据隔离,并以静态加密为资料提供额外一层防护,同时,制造商仍能安全地从各处进行远端连接、取用资料。


总结

在全球大多数地区仍处於「居家隔离」的状态,机器人上云的优势尤为明显。善用此一技术的企业将能巩固其竞争优势。相较於孤立且囿限於地端的系统,如Universal Robots这类拥有开放式平台的协作型机器人供应商打造了完善的开发者生态系,随着云端技术沿革而推动相关解决方案的发展与应用,在万物互联的趋势下,建构全新的机器人应用蓝图。


(本文作者Adam Sobieski为Universal Robots大中华区总经理)


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