相較於傳統(tǒng)獨(dú)立CAM軟體之外，如今大多數(shù)CAD設(shè)計(jì)軟體品牌旗下不外乎都有CAM軟體商深度整合，也因此讓後者有機(jī)會(huì)能透過CAD based或CAM產(chǎn)生程式語言，直接與工業(yè)機(jī)器人對(duì)話，進(jìn)而提高操控靈活性。

基於現(xiàn)今消費(fèi)及市場(chǎng)需求型態(tài)的劇變，各種不確定因素如政經(jīng)變化、貿(mào)易戰(zhàn)、供應(yīng)鏈重組與新冠疫情等，訂單遽增或陡降成為常態(tài)，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型以強(qiáng)化適應(yīng)變化的能力。機(jī)器人應(yīng)用普及於各行各業(yè)。

然而，近年市場(chǎng)多變促使機(jī)器人被賦予更多元複雜任務(wù)；企業(yè)期待簡(jiǎn)易、快速導(dǎo)入，並能執(zhí)行更精細(xì)複雜任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)，機(jī)器人技術(shù)趨勢(shì)朝整體解決方案開發(fā)及導(dǎo)入，透過CAD/CAM軟體、感測(cè)器、周邊輔助裝置的整合，建構(gòu)完整的生產(chǎn)體系。

因此開始出現(xiàn)提供機(jī)器人「離線編程」系統(tǒng)的必要性，在生產(chǎn)環(huán)境外對(duì)機(jī)器人編程主因，便是為了可執(zhí)行傳統(tǒng)教導(dǎo)式無法完成的複雜軌跡，達(dá)到更精確的軌跡控制，進(jìn)而事先離線模擬規(guī)劃、節(jié)省時(shí)間。

圖一 : 近年市場(chǎng)多變促使機(jī)器人被賦予更多元複雜任務(wù)，使機(jī)器人技術(shù)趨勢(shì)朝整體解決方案開發(fā)及導(dǎo)入。

PowerMILL離線編程　驗(yàn)證機(jī)器人設(shè)計(jì)模擬分析

包括著名CAM軟體品牌商Delcam在被Autodesk收購前，即於該公司知名五軸CNC加工CAM軟體PowerMILL為核心，搭載機(jī)器人模擬和離線編程，可在建置生產(chǎn)設(shè)備之前研究機(jī)器人工作的多種情況，及時(shí)預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)工作單元時(shí)常犯的錯(cuò)誤。

藉此以 PowerMILL CAM 為核心，可產(chǎn)出CNC編程最多軌跡策略、最多可支援應(yīng)用最多機(jī)器人廠牌型號(hào)，達(dá)到18軸機(jī)器人（1機(jī)器人+12外部軸）；或結(jié)合PowerINSPECT，支援手持測(cè)頭進(jìn)行工件精確座標(biāo)定位；並發(fā)揮PowerMILL五軸同動(dòng)加工最擅長(zhǎng)的碰撞模擬、軸向運(yùn)動(dòng)分析，有效避開機(jī)器人手臂運(yùn)行奇異點(diǎn)、達(dá)到平順的運(yùn)動(dòng)，維護(hù)機(jī)臺(tái)安全。

由達(dá)康科技引進(jìn)的PowerMIL Robot軟體，還能讓使用者在最短的時(shí)間內(nèi)整合CAD/CAM與機(jī)器人應(yīng)用，簡(jiǎn)化工作流程，從而輕鬆進(jìn)行編程、模擬、分析和變更路徑軌跡；較傳統(tǒng)教導(dǎo)式（Teach Learn）控制更精確、自動(dòng)、節(jié)省時(shí)間，適用於複雜曲面 雕刻、拋光、切邊加工等，讓Robot應(yīng)用更簡(jiǎn)單、發(fā)揮更大功效。

其中「編程設(shè)計(jì)」因?yàn)橥暾cPowerMILL整合，PowerMILL Robot可提供的效益就包括：

1.可編程機(jī)器人用於主軸夾持刀具進(jìn)行切割應(yīng)用，適合大型模型工件或低量產(chǎn)產(chǎn)品製造，或鍍層和非破壞性的測(cè)試；

2.適用於搭配其他工具應(yīng)用的, 例如拋光&研磨和大量生產(chǎn)。

3.提高機(jī)器人與外部軸應(yīng)用，如直線軌道和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，對(duì)於工件尺寸和類型有更大的加工彈性；

4.使用「遠(yuǎn)端操控」快速定位機(jī)器人，操作界面類教導(dǎo)式，也能透過JOG選項(xiàng)輕鬆將機(jī)器人移動(dòng)到所需位置。

「模擬」針對(duì)業(yè)者精確的理想機(jī)器人行為，並透過不同的變數(shù)，如軸界限、軸的優(yōu)先次序和刀具工作平面限制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，再直接輸出模擬程式至機(jī)器人端，而無須透過第三方軟體轉(zhuǎn)換；或是經(jīng)由PowerMILL Robot儲(chǔ)存偏好的機(jī)器人設(shè)定，如軸界、刀具限制和原點(diǎn)位置等，在設(shè)定架構(gòu)進(jìn)行模擬。

PowerMILL Robot還為此提供了廣泛的「分析」工具，得以完全掌握機(jī)器人編程，並顯示機(jī)器人的作業(yè)半徑、最佳化工件位置並進(jìn)行零件加工。並查看各軸刀具路徑及分析機(jī)器人行為，確認(rèn)機(jī)器人作業(yè)所需的最大範(fàn)圍，發(fā)現(xiàn)任何會(huì)阻止刀具路徑，無法完成與機(jī)器人達(dá)到軸界限和奇異點(diǎn)的問題。

透過先進(jìn)的點(diǎn)圖，可了解機(jī)器人如何移動(dòng)、機(jī)器人軸限制、奇異點(diǎn)及軸反轉(zhuǎn)等。不需進(jìn)行每把刀具教導(dǎo)式設(shè)定，就能達(dá)到節(jié)省時(shí)間與精確的刀具和主軸校準(zhǔn)；並根據(jù)客戶目前的專案設(shè)定，自動(dòng)提供刀具和工作平面設(shè)定的建議。

圖二 : PowerMIL Robot軟體，還能讓使用者在最短的時(shí)間內(nèi)整合CAD/CAM與機(jī)器人應(yīng)用，簡(jiǎn)化工作流程（source:達(dá)康科技）

同時(shí)引進(jìn)的RoboDK機(jī)器人離線編程及模擬規(guī)劃服務(wù)，則強(qiáng)調(diào)可在生產(chǎn)環(huán)境之外，直接從對(duì)機(jī)器人編程，避免因此導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間，只需要5個(gè)簡(jiǎn)單步驟依序?yàn)椋?/span>

1.直接瀏覽機(jī)器人資料庫，並選擇支援40家不同機(jī)器人製造商，超過400多種工業(yè)機(jī)器人之一，輕鬆建模和其他軸同步於任何應(yīng)用，例如機(jī)械人加工、焊接、切割、噴塗、量測(cè)、去毛刺等。

2.定義工具，讀取工具的3D模型並將其拖放到機(jī)器人上，轉(zhuǎn)換為機(jī)器人工具（支援的格式包含STL、STEP 和 IGES），得以快速進(jìn)行概念驗(yàn)證並校準(zhǔn)。

3.輸入工件3D 模型，離線精確定位工件零件並建立數(shù)位環(huán)境。

4.模擬刀具路徑，使用直覺的使用者界面建立機(jī)器人路徑，或可如同CNC編程輸入NC檔案（G-code或APT-CLS 檔案），以進(jìn)行機(jī)器人加工；輕鬆與CAD/CAM 軟體整合，系統(tǒng)將自動(dòng)優(yōu)化機(jī)器人路徑，避免奇異點(diǎn)、軸限制和碰撞。

5.產(chǎn)生機(jī)器人程式，毋須使用者具備編程經(jīng)驗(yàn)，只要點(diǎn)擊兩次即可離線產(chǎn)生；並使用RoboDK直覺使用者介面，輕鬆修改程式順序；自動(dòng)分割容量較大的程式，以便順利置入機(jī)器人控制器。

圖三 : RoboDK機(jī)器人離線編程及模擬規(guī)劃服務(wù)，則強(qiáng)調(diào)可在生產(chǎn)環(huán)境之外，直接從對(duì)機(jī)器人編程，避免因此導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間（source: RoboDK）

PMC推廣CAD based　直覺操控機(jī)器人

此外，有別於過去工人操作機(jī)器人進(jìn)行量測(cè)、焊接、金屬去毛邊、塑膠溢料處理、拋光、電漿/火焰/水刀切割等需要複雜路徑之編程作業(yè)時(shí)，通常使用人工教導(dǎo)器手動(dòng)模式操控機(jī)器人移動(dòng)，記錄點(diǎn)位與編輯劇本，非常耗時(shí)費(fèi)工也不精準(zhǔn)，且因無法模擬而有撞機(jī)的可能性。

惟若利用CAM +離線編程軟體，配合CAM軟體產(chǎn)出加工路徑，並透過虛擬環(huán)境離線進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的劇本編輯模擬的方法較不直覺，且須切換不同的軟體，浪費(fèi)人力工時(shí)。

由精密機(jī)械發(fā)展中心（PMC）多年來積極推廣的「CAD Based機(jī)器人程式自動(dòng)生成技術(shù)」，則是臺(tái)灣首款路徑自動(dòng)生成軟體，可直接載入工件3D CAD圖檔後，抽取指定特徵、路徑轉(zhuǎn)換成機(jī)器人控制的參數(shù)與指令，產(chǎn)生不同機(jī)器人語言的指令輸出模組，並獲得加工路徑上所有的空間點(diǎn)位，以進(jìn)行加工及組裝等模擬應(yīng)用，落實(shí)操作自動(dòng)化。

也可以視需求加入必要的I/O（輸入/輸出）命令後，從後處理器自動(dòng)產(chǎn)出供機(jī)器人進(jìn)行加工的控制程式碼，機(jī)器人便可依據(jù)指定的程式碼自動(dòng)操作，免除人工教導(dǎo)的繁複過程，準(zhǔn)確率高、安全又省時(shí)。

如今專利布局於不同領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用，已陸續(xù)申請(qǐng)含中華民國、中國大陸、美國、日本等，共計(jì)10項(xiàng)以上核心專利；協(xié)助業(yè)者發(fā)展高端高值化加工技術(shù)與設(shè)備，輔導(dǎo)建立技術(shù)團(tuán)隊(duì)，產(chǎn)品化後可創(chuàng)造產(chǎn)值達(dá)新臺(tái)幣10億元以上。

經(jīng)過結(jié)合機(jī)器人、加工製程等機(jī)械設(shè)備，除能擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用範(fàn)疇之深度與廣度，其所強(qiáng)調(diào)的單一設(shè)備便具有複合加工之能力，足以整合分段式加工，以達(dá)成工業(yè)智動(dòng)化需求。PMC自2011年便開始著手開發(fā)雙臂機(jī)器人，並從高速數(shù)位通訊機(jī)器人控制器發(fā)展，帶領(lǐng)臺(tái)廠邁向全軟體控制器時(shí)代，具備基本功能外，並支援外部訊號(hào)動(dòng)態(tài)追蹤、多機(jī)種協(xié)同控制及CAD based等進(jìn)階功能。

除了結(jié)合CAD Based機(jī)器人程式自動(dòng)生成技術(shù)與雷射切管作業(yè)，打造臺(tái)灣首部「機(jī)器人雷射切管作業(yè)單元」產(chǎn)品，經(jīng)過截取 CAD圖檔特徵並編輯轉(zhuǎn)換為機(jī)器人工作路徑和語言，透過3D圖檔進(jìn)行加工製程模擬與干涉檢測(cè)。解決現(xiàn)有多軸雷射切管機(jī)製程中機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑模擬、外部軸協(xié)調(diào)、焦斑補(bǔ)償、曲線繞切、管材搭接等技術(shù)問題。

另有漢翔航空工業(yè)，導(dǎo)入航空用複合材料之浸水反射式超音波模組量測(cè)系統(tǒng)，並透過曲面幾何特徵、參數(shù)取得掃描路徑點(diǎn)位與法線方向，轉(zhuǎn)換成空間中機(jī)器人末端位置與姿態(tài)。波色科技-多曲面顯示器機(jī)器人檢測(cè)系統(tǒng)，透過CAD圖檔中的曲面幾何特徵和參數(shù)（U,V）取得量測(cè)點(diǎn)的位置與法線方向，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成空間中機(jī)器人末端位置與姿態(tài)。

工研院離線模擬編程軟體EzSim　結(jié)合SmithOS加快產(chǎn)品開發(fā)

隨著AI人工智慧機(jī)器人市場(chǎng)正快速成長(zhǎng)，根據(jù)Global Information的市調(diào)顯示，預(yù)計(jì)到2028年將以29.9%的複合年成長(zhǎng)率成長(zhǎng)至443億美元，商機(jī)可期。經(jīng)濟(jì)部技術(shù)司近4年也透過科技專案，研發(fā)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)，將AI結(jié)合機(jī)器人控制協(xié)作、模擬感知及整合多元加工製造經(jīng)驗(yàn)，協(xié)助臺(tái)灣製造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型智慧製造。除了製造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用外，未來更可廣泛應(yīng)用於服務(wù)業(yè)領(lǐng)域，為日常生活帶來更多便利和創(chuàng)新。

工研院也自2014年開發(fā)虛實(shí)整合工業(yè)型機(jī)器人離線模擬編程軟體EzSim，於2016年導(dǎo)入機(jī)器人系統(tǒng)，便支援多種加工模式，讓使用者可自動(dòng)生成機(jī)器人加工路徑，包括：機(jī)器人夾持工具（Tool in hand）、抓取工件（Part in hand）和使用者快速教點(diǎn)（Fast teaching），大幅減少教導(dǎo)時(shí)間。

以6步驟完成機(jī)器人路徑計(jì)算模擬及路徑參數(shù)最佳化、搭載感測(cè)器實(shí)現(xiàn)製程品質(zhì)要求，避免發(fā)生設(shè)備碰撞、機(jī)器人極限與奇異點(diǎn)；結(jié)合實(shí)時(shí)世界中的核心控制軟體SmithOS，深化機(jī)器人單元的自主智慧程度，已打造臺(tái)灣首套自製水五金研磨機(jī)器人自動(dòng)化產(chǎn)線。讓使用者可簡(jiǎn)單導(dǎo)入工件CAD檔案，使用路徑生成功能，可在軟體內(nèi)進(jìn)行模擬，並可輸出成機(jī)器人語言。

由EzSim軟體產(chǎn)生工件研磨路徑和補(bǔ)償實(shí)際環(huán)境端研磨設(shè)備空間資訊，藉此提高產(chǎn)品導(dǎo)入效率。並利用CAD/CAM進(jìn)行產(chǎn)品輔助設(shè)計(jì)及產(chǎn)線模擬時(shí)，經(jīng)由客戶端過去生產(chǎn)及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，協(xié)助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行新產(chǎn)品製程開發(fā)，提供設(shè)計(jì)人員在選擇不同材料、製程與設(shè)備的合適性。

CAD/CAM編程設(shè)計(jì)演進(jìn)　為AI自動(dòng)生成路徑築基

圖四 : 未來機(jī)器人甚至已不需編寫程式，而是透過AR裝置，串聯(lián)虛擬與真實(shí)世界機(jī)器的「EASY To Teach」協(xié)助業(yè)者解決跨廠牌、遠(yuǎn)距及縮短現(xiàn)實(shí)環(huán)境教導(dǎo)差異性（攝影：陳念舜）

值得一提的是，在今年鴻海科技日中，該公司已特別在智慧製造展區(qū)中，首度公開亮相雙臂去毛刺機(jī)器人Deburr X Robot，則是由鴻海的戰(zhàn)略合作夥伴思靈所打造的自動(dòng)化機(jī)器人。可模仿人類為消費(fèi)電子產(chǎn)品去毛刺時(shí)的動(dòng)作，具備設(shè)備架設(shè)調(diào)試速度快、打磨點(diǎn)位配合靈活與重複利用率高的特點(diǎn)，可滿足不同夾位、不同材質(zhì)物料去除毛刺的需求。

Deburr X Robot 雙臂操作還可簡(jiǎn)化機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)，且工具狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)，可保證生產(chǎn)消費(fèi)電子設(shè)備時(shí)打磨的品質(zhì)，並具備基於深度學(xué)習(xí)的毛刺識(shí)別能力，且通用人工智慧數(shù)據(jù)採集平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)去毛刺等技能普及。

未來機(jī)器人甚至已不需編寫程式，而是透過AR（擴(kuò)增實(shí)境）裝置，串聯(lián)虛擬與真實(shí)世界機(jī)器的「EASY To Teach」，由PMC打造機(jī)器人MR輔助高效生產(chǎn)解決方案，協(xié)助業(yè)者解決跨廠牌、遠(yuǎn)距及縮短現(xiàn)實(shí)環(huán)境教導(dǎo)差異性；以可視化與即時(shí)回饋縮短教導(dǎo)訓(xùn)練時(shí)間，並減少操作錯(cuò)誤與撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，為企業(yè)所面臨產(chǎn)品多工序需求，提供靈活且高效的機(jī)器人生產(chǎn)解決方案。未來還可應(yīng)用在創(chuàng)博、臺(tái)達(dá)、UR等不同廠牌機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)整合控制的創(chuàng)新變革。