機械工業網 - 機械產業的入口網站

作者:陳佳盟工具機控制器技術趨勢與臺灣控制器發展策略建議

全球工具機控制器市場正受益於工業自動化、五軸與多軸加工需求、AI與機器學習等新技術的推動，並朝向數位雙生和永續加工發展。日德品牌如發那科、三菱電機與西門子、海德漢等長期壟斷高階市場；臺廠則以中階為主，且在高階應用、精度穩定性與系統整合等仍需強化與追趕。本文將針對目前工具機控制器市場規模與產業需求進行分析，接著盤點工具機控制器的供應鏈與國內外代表業者技術趨勢，並進一步研提臺灣控制器的市場機會與產業發展策略建議。

作者:黃仲宏協作型機器人之伺服馬達發展趨勢

未來全球每年至少會有50萬台的工業機器人裝置量，具備人機協作等智慧化功能是主要趨勢。協作型機器人有易於安裝和編程的特點，且由於資通訊技術的進步，很有機會讓其得以大量地被應用到智慧製造的部署中。伺服馬達、減速機、控制器、驅動器都是機器人中的主要零組件，它們都屬於機器人中的動力系統。從發展的歷史與市場的規模來看，工業機器人裡所用的伺服馬達已經是一個技術非常成熟的產品，儘管目前仍不斷在演化與進步，但是基本上都是針對所屬的應用進行技術優化與整合。本文將探討協作型機器人裡的伺服馬達及其發展趨勢：1.馬達資訊可視化。2.直流無刷馬達(Brushless DC Motor)與驅動器的標準化。3.伺服馬達的直接轉矩控制。4.節能化。

作者:劉書廷、張智維、黃彥翔、林庭合、邱上原、李建霖ABS/TCS控制器的開發與測試：基於雙軸動力計HIL平台

本文描述了一個基於雙軸動力計的硬體迴路（Hardware-in-the-Loop, HIL）平台，用於ABS (Antilock Braking System ) / TCS (Traction Control System)控制器的開發與驗證。防鎖死煞車系統（ABS）和循跡防滑控制系統（TCS）是乘用車的標準配備。ABS是一種防滑煞車輔助系統，透過防止在煞車過程中車輪鎖死來提高安全性。TCS是一種控制系統，透過調節動力輸出來防止車輪打滑，特別是對失去路面抓地力的車輪進行調整。此HIL即時平台基於dSPACE車輛模型和模擬環境，並由實際驅動馬達、液壓煞車系統和Chroma雙軸動力計測試平台組成，能提供比單軸動力計平台更真實和複雜的測試條件。透過雙軸架構，該平台能有效地將模型的模擬結果反應在兩個動力計軸上。此外，該HIL系統還可以評估ABS/TCS控制器的控制邏輯和性能表現。

作者:陳世剛、許瑋恩、李宜靜、李峰吉、連豊力多軸精密控制系統參數鑑別與同動控制技術

在半導體產業中，精密、快速及穩定的設備對於曝光或晶片封裝等製程至關重要，在定位平台部分通常使用一種在兩個平行的軌道上，使用兩個馬達來驅動的架構，稱為龍門系統，受益於在兩邊都安裝了馬達，平台具有更高的速度、推力；但也因此系統整體較為複雜，在兩側的馬達需要進行精準的同動控制，否則將會出現相互拉扯、震動等等情況。本文以干擾觀測器(Disturbance Observer, DOB)來觀測馬達輸入訊號以及響應之誤差，藉此透過推導模型計算系統參數對其之影響，並且估測系統參數值。此方法可以減少傳統掃頻鑑別方法對半導體之精密機台的損耗，並使用雙軸強健式同動控制器進行控制，降低精密定位平台對環境溫度、外部干擾等變因的控制要求。本文亦提出線性馬達相位角最佳化的方法，降低因為相位角的偏移導致底層換相控制之誤差，進而使控制性能下降。本文成果可以用於如半導體製程中所使用的定位平台，完整的流程包含系統鑑別開始到控制器的設計，實現將待加工物快速且精準的移動到指定位置。

作者:王仁傑從電動車關鍵零組件分析工具機發展與應用趨勢

作者:李坤敏、鄭琮生、陸一宏、胡曉智慧製造的資訊標準與SCADA技術整合應用實例

通訊在智慧工廠中扮演重要角色，目前工業上採用多種通訊技術，標準資料交換介面的缺乏導致資訊整合不易，因此，具備開放性,跨平台通訊及安全性等特點的IEC 62541 OPC統一架構（OPC UA）通訊標準成為了工業資訊整合的最佳選擇，德國 RAMI 4.0 及美國IIRA架構均採用OPC UA通訊。本文對OPC UA通訊技術進行了介紹，並介紹了協助傳統製造業導入工業4.0的案例，通過導入OPC UA來實現機台間通訊技術架構的標準化，整合資料採集與監控系統（SCADA）擷取設備資訊，導入AI決策系統以進行品質管控、預診設備健康狀態，從而提早進行維修以降低產品不良率以及因停機整修所造成的損失。

作者:吳建佑、楊宗賢、黎煥昇、許舒晴機器手臂協作控制技術議題探討

為了因應複雜的加工生產流程，智慧工廠的演進從過往的單機自動化，邁向多機協作的自動化；機器人也從脈衝控制到總線控制，從一台控制器只能控制一台機器人到一台控制器可以控制多台機器人。而運動控制方式的變化，使得「多機協作」成為可能。在多機協作的環境中，多隻機械臂相應配合對工件做固定動作之加工。在多機協作的情境下，當任一機器臂發生不預期的運動時，將導致其他機械臂發生碰撞，過大的外力將會對機械臂造成物理性傷害，增加工廠營運成本。在人機協作的情境下，作業員突如其來的不預期動作，可能造成人員損傷。本文以多機協同作業控制、多機協作碰撞預防與人機協作之機械手臂防碰撞等技術議題進行探討。

作者:陸品丞、李宜靜、李宜玲工業4.0通訊技術於運動控制系統之應用與趨勢

工業技術已發展至第四次工業革命，近年來德國也提出工業4.0的概念，透過將數位化與虛擬化導入生產系統中，以打造智慧工廠為訴求，結合製造業與資訊技術，提出網路實體系統（Cyber-Physical System, CPS）的解決方案。國內外大廠也紛紛投入設備自動化、系統虛實化及工廠智慧化的發展。而互聯網在工業自動化領域中也逐漸占有重要的地位，但因為缺乏一個統一的通訊標準，使得資訊整合成為工業4.0的一大瓶頸。因此本文將介紹OPC UA （Open Platform Communications Unified Architecture）及MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）兩種目前最新的通訊機制，並與機械手臂之運動控制系統進行整合。

作者:謝益修,張有彤,陳靜波跨工站設備自動化指令生成技術

隨著工業4.0與智慧製造快速發展，跨工站設備自動化指令生成技術成為提升生產效率與降低人力成本的關鍵。本文整合自然語言生成、語意解析與自動化控制三大技術，打造具高度擴展性與彈性的智能系統。系統支援TCP Socket、Modbus RTU/TCP及API等多種通訊協定，靈活調度加工機、AGV、線邊倉及機械手臂等多元設備。透過自然語言指令與即時語意解析，提升操作效率與生產透明度，並結合多層安全機制保障系統穩定。實際應用證明系統有效解決設備異質性，實現多設備無縫整合，推動工業自動化智慧化。未來將持續優化語意解析與控制精度，拓展智能輔助功能，提供智慧製造創新實務解決方案。

作者:余柏伭、李孟澤、陳正大、謝哲瑜基於即時邊緣運算之無人機群協同控制系統

本文建立一套融合邊緣運算與速度調控的無人機編隊飛行系統，適用於多旋翼、固定翼與垂直起降型（VTOL）無人機。系統核心採用低功耗之邊緣設備，實現即時的機間通訊、導航控制與速度調節，提升編隊飛行之彈性與通用性。編隊架構中，長機以廣播方式傳遞任務資訊，僚機則依據與長機之相對誤差進行即時速度修正。為因應不同載具類型，本文設計相應的導航演算法與PID 控制機制，以確保隊形穩定與誤差快速收斂。實驗結果顯示，本文所建構之系統具備優異之速度調節能力與跨機型適應性，展現邊緣運算於異質無人機群協同控制領域的應用潛力。

作者:蕭得聖、張馨尹、童瑞棋、李宜靜、楊勛崴整合視覺偵測與順應控制之自動鼻腔採檢機器人設計與實現

聚合酶連鎖反應(PCR)檢測被廣泛用於確認COVID-19感染，且依規定必須由醫護人員執行，導致醫護人員暴露於高度感染風險中。在本文中，我們設計並實作一款自動化鼻腔採檢機器人，以取代醫護人員執行PCR檢測。此系統整合了配備有力/力矩感測器的六軸工業機器人，以及用於鼻孔偵測與鼻道估測的深度攝影機，透過順應控制實現安全的鼻腔採檢。實驗驗證顯示，視覺系統能有效運作，且順應控制法則可使機器人在採檢過程中將接觸力控制於預定範圍內。因此，本研究提出的機器人可實現安全且自動化的鼻腔採檢作業。

作者:張仲敏、楊宗育、林孟秋、郭俊宏同期攻牙控制架構與調整技術

3C產品與航太零組件產業快速發展，CNC工具機剛性攻牙的技術應用更為廣泛，早期RTEX系統非伺服主軸控制架構受限於主軸迴路系統，加工時必須在精度與速度間做取捨，加工效率受到影響且刀具磨耗較大，導致成本增加，對於伺服控制架構相關的改善一直是產學界努力的目標，因而使CNC工具機控制器提供更多精密且高速的加工特性，近年來，剛性攻牙的製程朝向時間短、精度高且攻牙孔徑及螺紋須在標準公差內的趨勢前進，工研院CNC銑床控制器EtherCAT全數位控制系統具備主軸與伺服軸同步輸出控制命令之能力，因此本文將針對剛性攻牙同期控制技術作簡介，並分析交叉耦合控制架構。同時介紹工研院智機中心開發之人機繪圖軟體，配合伺服調機模式輔助同期控制增益之調整，提升加工效率及延長刀具使用壽命之應用進行說明與介紹。

歷史雜誌