高精度機器手臂與性能測試介紹

摘要：隨著工業自動化技術的進步，生產製造產業因應市場競爭環境，朝向高生產效率、彈性客製化服務趨勢。因此，發展智慧製造工廠，建置網宇實體系統(cyber-physical system, CPS)的生產模式是未來趨勢。其中，高精度機器手臂將是不可或缺的核心之一。傳統串聯型關節式工業機器手臂雖有良好的定位重現性，但難有良好的定位準確度。為提升手臂精度的發展，將陳述如何邁向手臂高精度的相關程序與介紹國際標準定義的機器人性能測試準則。並展示工研院絕對精度提升成果與應用相關測試技術之機器人測試實驗室。

Abstract: With the improvement of industrial automation technology, manufacturing industry moves toward high production efficiency and flexible customization service trends in response to highly competitive market. Therefore, the development of intelligent manufacturing plant based on Cyber-Physical System (CPS) is the future trend. Developing a high accuracy robot is one of the indispensable cores. Although the traditional serial type articulated robot has good positioning repeatability, it is still difficult to have good positioning accuracy. In this article, a process to improve the robot accuracy is introduced. The performance testing procedure defined in the international standard is presented. In addition, this article also presents some results of improving absolute accuracy of industrial robots by using ITRI’s calibration technology. The performance testing procedure in the Robot Testing Lab is also introduced in this article.

關鍵詞：高精度機器手臂、絕對精度、機器人測試

Keywords：High Accuracy Robot、Absolute Accuracy、Robot Testing

前言
機器手臂是模仿人類手臂行為，具有多關節自由度的自動化設備[1]。工業型機器手臂更因為工業領域之自動化需求，具有強健耐用的機械結構與精密伺服定位控制等先天優勢，廣泛應用在汽車製造業、電子零件製程應用、金屬機械工業、其它3K（骯髒、危險、辛苦）之工業應用，亦成為自動化生產系統中，不可或缺的單元之一[2]。由於工業機器手臂具有良好的重現精度，面對複雜繁瑣的工序，仍可透過教導方式完成。然而，隨著手臂技術的提升與普及，自動化製造產業因應市場競爭生態，朝向提高生產效率、彈性客製化服務走向，僅依靠教導方式費時且恐將不符合效益。邁向虛實整合的生產製造模式，亦即虛擬產線流程配置與加工製造之數值化編程設計；實際生產過程訊息監控、回饋與執行製造，將是未來的趨勢。因此，發展高精度機器手臂有其必要性。以下章節，本文將簡介機器手臂精度誤差成因與提升、工業機器人性能測試標準，並陳述工研院精度提升成果與性能測試實驗室建置。