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作者:施志軒機器人3D環境感知與深度學習介紹

隨著近年來機器人研究的發展，機器人逐漸走出實驗室，並廣泛應用在堆疊搬運、生產製造、產線組裝等。然而，機器人面臨的問題更加複雜，且必須與環境進行互動，因此必須具備更高階的感知功能。深度學習處理三維點雲可分為三個大類別來探討，其包括三維形狀分類、三維目標偵測與追蹤、三維點雲分割三大任務。3D感測器所收集的點雲資料屬於三維資料可以表示空間中大量的幾何、形狀與尺度資訊，然而因為資料量大、資料無序性與不會隨著旋轉改變結果。因此PointNet作為第一個能直接從點雲中學習有用資訊，達到End-to-end學習，可用同一個網路架構完成點雲分類與分割。工研院機械所團隊推出研磨拋光機器人品牌RobotSmith，提供整體軟硬解決方案，並在機器人3D環境感知處理上展示兩個成功案例:研磨周邊系統定位與焊道研磨疊代補償。期許在這波3D深度學習浪潮中，以精實的技術能力，攜手台灣產業共創新頁。

作者:紀佃昀、許勝傑焊接機器人自動化模擬技術

作者:紀佃昀、吳建佑、蕭欽奇機械手臂力量感測應用技術介紹

機械手臂在自動化的領域應用非常多，常見用於取放、輸送、組裝、檢測以及加工等應用上。近年來，由於缺工與數位轉型等因素影響，工業自動化的程度也越來越高，因此機械手臂用於加工應用上的需求也越來越高。傳統上機械手臂強調高速高精準度，但對於複雜且細膩的加工作業如切割、焊接、研拋等應用，由於來料的公差變化，則需要額外的力量感測回授控制確保加工品質。因此力量感測相關的技術與產品也蓬勃發展中，本文將介紹目前機械手臂力量感測相關的應用技術，以及其應用的場合。

作者:施志軒基於虛實整合機器人系統增強自行車車架零件生產製造

作者:吳祉毅、施志軒基於YOLO演算法實現機器人孔渣移除定位補償與瑕疵檢測系統

作者:林錦德探討製造業軟體系統整合難處的可能解決方案

作者:黎尚昆、林欣儀、蔡承翰元宇宙虛擬教練：機器人複材繞線應用案例

從原本透過虛擬的三維環境，將真實的場景複製並虛擬化，透過感測器串聯機台，將訊號回饋給模擬器，經由模擬器與真實世界的交互運作，達到數位雙生系統（Digital twin），進一步去串聯人的元素，進而使人類在模擬器世界中具沉浸感與真實感。具協作性的開發與操作，是元宇宙（Metaverse）與數位雙生系統的最大差異。要具備上述的功能，需要高擬真技術（渲染、物理引擎）、感測器融合技術與個別領域的專業知識，高擬真的技術可以使操作者在虛擬的世界中所看到的場景更加地貼近真實。感測器融合技術可以串聯常見的感測器，個別領域的專業知識可使該領域的工程人員更貼近實際的驗證技術在相關的產業當中。如將上述的應用整合在機器人複材繞線領域，將創造出差異化的價值，供使用者事先進行分析與優化，並於模擬世界中進行驗證，以預先的模擬來降低實際導入的成本。本文將會以此應用案例，展示相關技術與成果，期許讀者藉此更加了解元宇宙與機器人的整合案例。

作者:羅元玠、薛涵君、賴振豪、吳祉毅、林景翰、施志軒SmithOS：機器人單元的核心軟體

近年製造業客製化與少量多樣的需求日益增長，複雜性與彈性是未來製造業的關鍵特點，傳統自動化系統固有的軟硬體透過規模化與標準化來降低生產成本並提升效率，然其顯而易見的限制亦是無法適應快速變化且小批量的訂單。先進製造自動化系統中，產業期望達到每單件產品的生產成本與其生產數量關聯最小化，因此工業型機器人以彈性化的優點廣泛應用在噴漆、焊接、組裝、搬運與研磨拋光中。在HMS（Holonic Manufacturing System）[1][2]系統架構中，每一個Holon單元具獨立性與協作性，單元可獨立決策、控制與規劃，彼此間亦可互相轉換、溝通與儲存訊息。SmithOS為一套適用於工業機器人單元的核心控制軟體，具備生產工單介面、製程參數調整介面、機器人通訊控制層（Robot Communication Layer, RCL）、感測器通訊層（Hardware Abstraction Layer, HAL）與多執行緒運行功能[3]，其豐富的功能模塊（function block）與資訊流程圖架構（flow chart），提供系統整合商快速整合PLC通訊、力量感測器、雷射感測器與2D/3D視覺感測器的功能，以解決製造業常遇到的工件變異、快速換線需求與操作介面複雜等問題。此系統讓操作員不必再擔心產品換線的耗時耗心力，進料視覺辨識可達成自動換線;其製程參數調整介面提供操作者在不使用機器人複雜的示教器下，就能完成製程參數的調整;而系統性的誤差與變異（如:工件變異與設備定位誤差），可線上透過感測器即時回饋補償，維持生產品質的穩定性。

作者:蔡銘浩、趙正權、溫宏得、楊宗賢工業機器人於焊接加工之輔助技術

在單車產業方面，台灣目前是中階產品以上的世界前三大出口國家。台灣可以在單車市場上一直具備競爭優勢的主要原因來自於自行車架的製程技術，而焊接加工則是車架製程中最重要的一項。焊接品質的好壞取決於產線人員的操作是否熟練、經驗是否豐富。另外，焊接加工亦是一個完全符合3K性質的工作(骯髒、危險、辛苦)。因此，為了兼顧焊接品質、穩定產量、維護工安，機器人技術的應用已導入焊接加工領域，廠商亦期盼藉此解決勞動力短缺與技藝無法傳承的困境，最終確保產線順利運行。在焊接品質維護與執行加工方面，本文提出兩項機器人輔助技術。第一，焊接前間隙偵測功能，其為焊接加工的前置作業，檢測兩個焊接物件的間隙距離，距離符合設定值則通知機器人執行加工，反之則警報告知產線人員進行焊接固定的位置微調，用以維持加工後的焊接品質。另一技術為焊接順應操作模組，其可讓使用者直覺化人工移動焊接機器人至焊接點位，降低機器人程式撰寫的複雜度。如上述，將這兩項技術應用於焊接加工的製程中，便可提高焊接後的產品良率與簡化焊接時的工序。

作者:陳建良、陳子立、戴天吟、邱冰瑩、林宜靜、王俊勝考量交管邏輯之移載機器人分派研究與數位孿生應用

作者:莊柏逸、鄭憲君、沈意傑、林順傑超效率佈署AI-BOT流程自動化機器人技術與製造應用實例

作者:施志軒、羅元玠、薛涵君、蔡德儒RobotSmith: 打造研磨拋光機器數位職人

金屬製品產業為製造業之龍頭，產業鏈以聚落形式、高效分工聞名國際，但近年來普遍面臨人口老化趨勢使勞動人口漸少，加上研磨拋光屬於「骯髒」Dirty、「危險」 Dangerous、「辛苦」Difficult的3D產業，讓年輕世代不願意投入接班傳承，導致世代斷層日漸嚴峻。因此機器數位職人在勞動密集型和高風險工作中扮演很重要的角色，並適合導入在研磨拋光製程中。藉由學習老師傅的「腦」、「手」、「眼」的技藝，透過數位化軟體將老師傅的技藝轉移給機器人。有鑑於台灣產業困境與轉型需求，工研院機械所團隊推出研磨拋光機器人品牌RobotSmith，提供整體軟硬解決方案，並以自有軟體EzSim完成機器人模擬及路徑參數最佳化、搭載感測器實現製程品質要求、並透過專利獲證設備定位技術實現虛實整合。期許在這波數位轉型浪潮中，以精實的技術能力，攜手台灣廠產業共創新頁。

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