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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:黃瑞宇、蔡承翰機器人多軸馬達系統之週期性自適應參數估測

本研究針對機器人多軸馬達系統中，轉動慣量具週期性變化的情形，提出一套結合複合式自適應控制與重複性控制之參數估測方法。透過對數化參數表示與指數補償形式，可自然維持估測值為正，並導入週期性適應律以補償參數變動。理論分析顯示，該方法可將時變參數問題轉化為線性非時變系統受週期性輸入驅動之形式，並具穩定性與收斂性條件。初步結果顯示此方法具應用潛力，後續將進行模擬與實驗驗證。

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:鄭人豪、葉佳榮、張禎元多機器人系統編隊控制研究

啟發自生物界螞蟻雄兵的協同合作搬運，期望讓工廠用的自動導引載具能夠打破尺寸大小的限制，協同組合工作，提升工廠自動化、產線上的彈性。此研究設計一個主從編隊的控制架構，能夠讓多機器人維持隊形，並同時移動至目的地。最後，以機器人作業系統（Robot Operating System, ROS）與Gazebo平台模擬、驗證其結果。

作者:紀佃昀數位設計與自動化機器人系統模擬器介紹

本文主要介紹工研院目前開發中的機器人系統模擬器與其應用，內容包含其各種功能說明，可以用於什麼樣的應用場合，以及擴展與通訊相關資訊，本技術主要針對以工業機器人為主體之自動化單元模擬，透過機器人單元的模擬，能事先得知作業的生產情形，並針對可能的問題進行模擬與解決，而能有效地提升生產效率。

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

隨著工業4.0和智慧製造的普及，多移載機器人系統(Multiple Autonomous Mobile Robot System)被廣泛應用於各個場域。另外，在智慧工廠的建設中，數位孿生(Digital Twin)扮演的角色也越來越重要。透過結合數位孿生和移載機器人(Autonomous Mobile Robot, AMR)，可以建立一個虛擬的工廠模型，模擬AMR的運行路徑和行為。本文首先探討了AMRs常見的交通問題和解決方法，以及蒐集數位孿生的應用和方法。接著，以半導體封裝廠為例，使用模擬軟體實現數位孿生，探討不同的分派規則對系統的影響，並針對結果進行分析。

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

藉由機器人流程自動化的導入，可對企業生產效能與品質有顯著的提升，然而企業實際導入時，除技術問題外亦常因其軟硬體環境的條件而有不同的挑戰。本文以三個結合腳本化智慧代操與視覺檢測技術的導入應用實例，介紹流程自動化部署時的技術要件與實務考量，以及部署後對企業特定流程效能的改善。透過本文所發展的方法及相關案例導入驗證，未來結合機器學習與人工智慧技術將成為機器人流程自動化與智慧化之發展方向。

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。

作者:施志軒機器人複合製程模擬與智慧製造應用介紹

近年來人工智慧與物聯網(AIOT)的快速發展，網宇實體系統（Cyber-Physical System, CPS）已被廣泛應用於各領域中，並將生產線與虛擬環境間之資料進行緊密的連結與同步。為了改善台灣傳統產業缺工問題與產品少量多樣化的挑戰，必須透過發展智慧製造的生產模式，因此網宇實體機器人系統（Cyber-Physical Robot Cell, CPRC）在智慧加工製程中扮演著非常重要的角色，透過機器人模擬軟體可建立出數位分身與模擬環境，並用來模擬執行任務、學習策略與視覺辨識等。本文將針對網宇實體機器人系統的擬真環境建置、路徑生成、物體辨識做詳細的介紹。

作者:陳建良、陳子立、黃羽繪、簡榮信、林柏均、蔡宗廷、廖育萱、楊朝文智慧路網生成技術研究調查

工業 4.0 浪潮下，多車自動導引系統 (AGV/AMR) 已成為核心自動化技術之一，其整體運作效率與系統穩定性高度依賴底層「路網 (Roadmap)」的建構品質。傳統仰賴人工繪製與靜態規則設定的路網生成方式，已難以滿足多機協同與高度變動場域中的彈性需求。本文旨在系統性回顧並分析現行智慧路網生成技術的發展脈絡，涵蓋從人工建構至各類演算法自動生成的技術演進，重點探討初始路網建構、結構最佳化策略、模擬驗證技術，以及路網效能評估指標 (KPI) 的分類與應用。最後進一步剖析上述技術在提升生產效率、降低整體運營成本，以及強化產能調度彈性等層面之未來發展趨勢。

作者:黃兆平、Andres David Gaona Roman、李宜玲、李桂銘影像辨識系統結合EtherCAT全數位運動控制平台應用於資源回收

智慧化製造是目前產業升級一大主軸，可細分為感知智慧化與運動智慧化，就如同人眼獲得影像，大腦辨識影像內容感知環境資訊，小腦迅速協調人手做出反應動作，當中各個環節缺一不可。近年來人工智慧快速發展演進推升影像辨識智慧化，運動智慧化同樣需要相應配合才能完成整個智慧化閉環，如何配合辨識結果做出高速且精準的動作，就是我們要面臨的課題，本文將以整合塑膠資源回收分選產線的案例為引子，介紹如何以工研院機械所開發的EtherCAT運動控制平台(EMP)為基底，開發一套能與影像辨識系統即時協作的機器人控制器。

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