AI機器人將如何顛覆製造業?

2020-05-21 15:34

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1.靈巧度與複雜度

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儘管科技在快速進步,人類還是比機器人靈巧許多。在訪談電子代工廠商的過程中發現,儘管組裝產品(assembly)已經高度自動化,但備料(kitting)的程序還是必須由人來完成。備料在製造及倉儲業都很普遍,是提高生產效率的重要步驟。指的是把組裝產品需要的各個零散部件集合起來,打包並放置在工具包(kit)中的過程。之後機器人再從工具包中拿取各個零件並進行組裝作業,這時候因為各個零件都在一個固定的位置和角度,自動化編程相對容易。相反地,備料時必須從雜亂無序的零件盒中辨識並拿取零件,零件的位置角度不一,甚至可能重疊或纏繞在一起,這對現有的機器視覺及機器人技術都是一項挑戰。

2.視覺與非視覺性的回饋

另外一方面,很多複雜的裝配作業需要靠作業員的經驗或”感覺“。不論是安裝汽車座椅或是將零件放入工具包裡,這些看似簡單的動作,事實上都需要作業員或機器人接收,並根據各種視覺甚至觸覺訊號,來調整動作的角度及力道。

這些精細的微調使得傳統的自動化編程幾乎派不上用場,因為每次撿取或放置物品都不完全相同,需要像人一樣有從多次的嘗試當中,自主學習歸納的能力,而這正是機器學習,特別是深度及強化學習,能夠帶給機器人的最大改變!

KIT工具包。(圖/ kitting-assembly.ca)
KIT工具包。(圖/ kitting-assembly.ca)

Robotics 2.0: AI可以讓生產線上的機器人做到哪些以往做不到的事?

AI帶給機器手臂最大的改變就是:以往機械手臂只能重複執行工程師編寫程序,雖然精度及速度都很高,但卻無法應對任何環境或製程改變。但是現在因為AI,機器可以自主學習更複雜的任務。具體來說,AI機器人較傳統機械手臂在三大方面有重大突破:

1.視覺(Vision System)

就算是最高階的3D工業相機,仍然無法像人眼一樣,既可以精準判斷深度距離,又可以辨識透明的包裝、反射表面、或是可變形物體。這也是為什麼很難找到一款相機,既可以提供準確的深度,又能夠辨識大多數的包裝及物品,然而,這樣的情形很快就會被AI改變。機器視覺在過去幾年取得了巨大的進展,幾間來自於矽谷及波士頓的新創,包括OSARO和Covariant,利用深度學習(deep learning),語意分割(semantic segmentation),及場景理解(scene understanding)提高了低階相機的深度及影像辨識,讓製造商不需要使用昂貴的相機,也能得到足夠準確的影像訊息,成功辨識透明或反射物體包裝。

深度學習物件辨識範例,由左至右分別為Mask-RCNN, Object Modeling, Grasp Point Prediction。(圖/OSARO)
深度學習物件辨識範例,由左至右分別為Mask-RCNN, Object Modeling, Grasp Point Prediction。(圖/OSARO)

2.可擴充性(Scalability)

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