機械工業網 - 機械產業的入口網站

:::

當期雜誌

作者:蔡宗廷、廖育萱、張彥中零售店貨架巡檢機器人及其導航技術

隨著工業4.0 快速推展於製造業，零售業也積極尋求引入創新智慧機器人技術，提升服務效率與解決勞力不足的問題。本文概述工研院投入開發的零售業貨架巡檢機器人概念雛形，內容概略描述了機器人的需求、機器人的概念與相關組件介紹、巡檢所需的定位導航技術簡介。目前此機器人在開發測試中，並將整合人工智慧深度學習視覺辨識技術，進行貨架商品狀態的判斷。希望透過本文分享可以達到拋磚引玉，協助已在服務型機器人領域的專家們，與有意投入此新興行業的有志之士，一同開發出更具實用性的智慧型服務機器人。

作者:楊筑鈞、張彥中、王俊吉、蘇士豪立體視覺FPGA硬體電路設計

作者:謝祥文、張彥中、蔡雨坤、鄭明育慣性視覺感測融合之同步定位與地圖建置技術

作者:陳俊彥、姜順馨、張彥中基於FPGA之嵌入式高速視覺伺服平台

作者:張彥中、陳俊彥基於FPGA之嵌入式180度即時視訊縫合

超廣角視覺可廣泛應用於機器人視覺、無死角安全監控、車輛安全應用。於本文中，為了即時取得180度視角的視訊，我們提出了一個以FPGA為基礎的嵌入式視訊縫合模組，可及時將兩個廣角攝影機的視訊縫合為一含蓋180度視野的單一視訊。我們針對數位電路需求開發了較簡化的視訊縫合的演算法；而為了達到即時縫合視訊的目標，我們將自行開發的演算法以平行管線化電路實現。本文中的嵌入式即時視訊縫合模組畫面更新頻率可達到30Hz。

作者:吳晉嘉、張彥中、陳永昇以色彩深度影像疊合建構室內三維環境地圖之技術

快速準確地建立環境三維地圖在機器人導航、虛擬實境控制之視覺化顯示系統中是很重要的一環，由於Microsoft的Kinect感測器具有快速、準確、成本低廉等特點，在文中我們運用它來建構具有紋理影像之室內環境三維地圖模型。為了克服感測器本身在距離量測上的不確定性，本文介紹了幾種濾波方式，將有資料缺失的區域進行插補點計算；同時，藉由相機校正的程序，得到深度影像與彩色影像的疊合關係，消除了深度影像與彩色影像之間的對位誤差。接著，在建置地圖的技術方面，則是提出以多視角的點雲資料的疊合為基礎的重建方法。三維特徵比對方法的導入，使得疊合場景時有較佳的對位結果，供給ICP演算法進行最後疊合的微調，得到精確的結果。

作者:張彥中、陳俊彥、林欣儀、洪國峰FPGA高速即時視覺檢測應用模組設計與實現

圖形樣板比對被大量應用於工業用視覺檢測中，以找出物件位置，但是卻因為運算複雜度高而需要較長的運算時間。本文提出一個以場域可程式化邏輯陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）為基礎的高速即時視覺檢測應用模組，該模組加速圖形樣板比對常用的正規交互關聯度運算（Normalized Cross-Correlation, NCC）速度。為了改善NCC計算速度，在保持比對結果正確前提下，我們簡化NCC演算法並設計一個對應的管線化平行化處理電路架構。實驗結果顯示高速即時視覺檢測應用模組運算速度較個人電腦運算快80倍。我們將此即時樣板比對模組整合應用於LED晶粒檢測系統，進行晶粒（die）的2D位置定位。此模組也可以應用於PV與半導體的檢測或製造，另外此模組也可應用於服務型或工業機器人之視覺應用。

作者:張彥中、林欣儀機器人容器內取料技術介紹與應用

製造業、金屬加工業、食品業產線上有不少上下料工作目前仍然仰賴人工進行，然而隨著缺工情況日益嚴重，機器人進行自動化上下料需求逐漸浮現。但是不少難以自動化進行上下料的情況是工件散亂堆放於容器內，如零組件、金屬粗胚、食品包裝等，這類上下料情況若要以機器人進行取料需要機器人具備智慧視覺判斷容器內工件姿態，再進行夾取取料，這稱之為“隨機容器內取物（Random Bin Picking, RBP）”。本文將說明容器內取料技術發展的產業需求與介紹應用市場，再介紹國際上較具代表性的容器內取料技術與應用，最後指出目前觀察到的技術發展方向。

作者:陳亮嘉、梁景文、Nguyen Xuan Loc、張彥中三維機器視覺偵測技術於智慧安全車輛應用

智慧型安全車輛（Intelligent safety vehicles）或先進安全車輛（Advanced safety vehicles）之主要系統功能，主要在於應用光學影像偵測技術，可於車輛行駛中連續拍攝二維或三維影像，利用影像演算處理與偵測等原理，可以即時偵測路面、路邊、其他行進中車輛、行人（或其他出現動物）等靜態與動態資訊，即時提供道路與行車狀況、行人及動物之可能動向，即時提供給車輛與駕駛人注意，可以有效降低駕駛工作負荷，減少人為失誤，有效提高行車安全。本文針對車輛安全駕駛提出一個三維影像演算法，它含有三維影像擷取、影像濾波處理、物件背景分離、資料減容與特徵擷取、以及物件初步分類等步驟，同時輔以實例初步驗證其實效。

作者:吳晉嘉、張彥中三維工件堆疊資料庫之建構與應用

方本文介紹了一個三維工件堆疊資料庫的建構方法。藉由整合3D繪圖引擎和物理模擬的Gazebo模擬平台，我們能建立隨機堆疊物件的場景，並實現一個虛擬的3D感測器，取得堆疊工件的點雲資料。同時，每個堆疊工件的真實姿態，也很容易地從模擬平台中取得，建立完整的測試資料集。最後，我們利用這些資料，進行3D姿態估測演算法的量化評估。這些評估結果，對於3D姿態估測演算法應用於隨機容器物件夾取上，除了讓人清楚使用上的優點和限制，也可作為進一步改善演算法的方向。

作者:張彥中、劉清益台灣服務型機器人產業發展概況

因應服務型機器人的世界發展趨勢，本文針對台灣服務型機器人之產業狀態與需求，進行探討與分析，同時提出對於台灣服務型機器人產業發展的技術布局與產業推動策略及建議，文末則對未來服務型機器人於產業應用時可能需要之對應法規進行探討。

作者:張彥中自主移動機器人聯盟與標準介紹

本文介紹了自主移動機器人聯盟（Autonomous Mobile Robot Alliance, AMRA）成立的源起，也說明了AMRA運作的方式，最後介紹了標準制定方式與目前第一個正式標準AMRA-201:2021。AMRA透過制定與推動產業有共識的性能規格標準、安全標準、通訊協定標準等，以支持優秀自主移動機器人產品，協助使用者可以更有效地選用到這類優良產品；同時也透過標準化介面來協助產業垂直分工，進而促成自主移動機器人產業生態圈更健全的發展。AMRA每個月持續有新的國內外業者申請加入，未來將完成AMRA-220與AMRA-271標準的正式公開，以促進自主移動機器人產業的良性發展。