機械手臂搶工作!? 做菜、繪畫、泡咖啡樣樣精通

作者:劉書妤

機械手臂拿著鐵鏟,翻炒出粒粒分明的炒飯,或由機器人為你泡上一杯香氣十足的咖啡,這些場景如今已不只存在想像中。隨著產業智慧化,許多公司導入機械手臂從事重複性高的工作,並引導人力轉型從事高附加價值工作。

許多公司導入機械手臂從事重複性高的工作。(圖片來源:Unsplash)

機械手臂的歷史演進

機械手臂是能模仿人類手臂功能的自動控制設備,有多關節連結。機器人一詞最早出現在1921年捷克的科幻小說中,但如果要清楚區分的話,非完全人形機器的產業自動化機械多以「機械手臂」稱呼。

「機械手臂之父」恩格伯格1959年研發出第一台工業用機械手臂,名為Unimate,他將機器取代人力變成現實,這台機械手臂第一次應用在美國汽車廠的壓鑄作業上。許多工業組裝、噴漆、焊接等繁重工作,皆能以機械手臂取代人工,除了用於工業製造,醫療、娛樂及軍事甚至在太空等領域都可以發現此裝置。

初期研發出來的機械手臂多為3個關節軸,直到目前依然被產業界廣泛應用,尤其常用於簡單的加工與搬運,幫助自動化生產製造。然而隨著加工方式多元化,機械手臂也開始朝更多關節軸的技術發展,在1973年德國研發出第一台、6軸機械手臂,產業用機械手臂也從單點加工,發展到多點同時加工。

新奇的應用場景

機械手臂幫助人類生活更便利,比如取重物、做重複性動作,早期機械手臂主要以協助工業生產為主,但近年也逐漸走入大眾的日常。能搬重物不稀奇,機械手臂還能做出美味料理!台北曾隱身一間聘請機器人主廚的餐廳,不僅會跳迎賓舞,炒飯也炒得粒粒分明,儘管動作與人類相比稍顯緩慢,但能維持穩定品質,不像人工可能受情緒影響每次料理口感,也能省下人事成本。

除了炒飯,機械手臂還會泡咖啡。自動咖啡販賣機以機械手臂模擬咖啡師傅的拉花動作,可依點餐內容啟動製作程序,從取杯、配料、注入飲料、封蓋、貼標、出餐、清洗,精準執行每一步驟,平約2分鐘即可完成一杯飲料。且自動咖啡販賣機還設計後台管理系統,可統計每日消費記錄,當缺料或故障時,能以LINE、簡訊等方式即時透過手機瀏覽機台情況。

機械手臂夾著畫筆,在白紙上來來回回地快速移動,不到五分鐘,栩栩如生的人像躍然紙上,一幅由機械手臂繪成的人像素描就完成了。在多年前藝術家Patrick Tresset與倫敦大學教授曾合作「AIKON-II」計畫,研究歷代畫家的素描作品並配合科技知識,訓練機械手臂繪畫。

通過計算建模和機器人技術研究觀察素描的活動,由藝術家教導機械手臂繪畫人類肖像,機械手臂「雙眼」會連接到人工腦部,觀摩特雷塞特的繪畫和素描寫生過程,然後將自己學到的技能透過機械手臂練習繪畫肖像。如今機械手臂的技術也愈發成熟,在去年科技界的盛事「工業4.0展」中,機械手臂甚至還能左右手同時作畫,一次畫好兩幅素描。

機械手臂應用場景多元,近年更進軍娛樂領域。德國工業用自動機製造廠商KUKA為遊樂園研發轉臂機器人,也就是所謂的自動雲霄飛車。它裝設於兩人座的遊樂設備上,能舉起500公斤,利用特有的六段關節進行多種翻滾動作,像搭乘雲霄飛車般雙腳可自由活動。首座裝有這個轉臂的遊樂園是丹麥樂高樂園,現在全球有不少休閒樂園及購物中心購入此機械手臂。現在,丹麥樂高園的遊客可坐在椅子上,由巨型機械手臂抓著座椅,帶領他們感受騰空飛起、翻滾的樂趣。

打造人機協作的藍圖 — 機械手臂的前景

常有人擔心機械手臂、機器人等科技會搶走部分人的飯碗,但換個方向想,若妥善利用機械手臂與人工合作,便能達到更大效益。傳統機械手臂生產技術稱為工業3.0,使用自動化機器人取代人力,進行危險且枯燥的工作程序,加快生產速度也節省人力。

而工業4.0往智慧化革新,整合機械手臂、感測器物聯網、及生產大數據分析等技術。在機器人上裝設感測器,擷取內部零組件的各種工作數據,即時監控機器工作狀況。 且機器人具視覺辨識或力量感測功能,可依周遭人員的狀況,調整機器手臂的運動模式,達成人機協同概念。

(責任編輯:歐敏銓)

劉書妤

Author: 劉書妤

喜歡用文字說故事、意外踏入Maker領域的文組少女,總對新發明感到嘖嘖稱奇,希望自己也能逐漸熟悉科技詞彙,更認識這個很酷的圈子。

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