深夜的工廠里,搭載著機器手臂的自主移動機器人(AMR,Autonomous Mobile Robot)不停地來回移動,將半成品由這一站運送到下一站,確保產線生產不中斷。這臺可搭載機器手臂、具有導航、移動的自主移動機器人,是目前工業自動化市場上最熱門的設備之一。
根據美國ARC顧問集團所發布《2020年自主移動機器人全球市場研究》,2020至2025年間,全球AMR市場將以年復合增長率15.2%的速度持續增長,預計2025年市場規模將來到6.46億美元,其中,倉儲與制造業生產線的應用,將是推動AMR市場增長最主要的力道。
看好AMR發展潛力,深耕面板制造十多年的友達,涉足為智能制造解決方案供應商,將AMR視為主力產品之一,目前更積極進行產品升級,導入工業計算機大廠凌華與Intel合作的ROS 2控制器ROScube-I,加快AMR從產品研發到上市的速度。友達憑借在制造領域多年且豐富經驗與專業知識與技術,不但回應客戶需求快速,還能復制到各種不同產業。
從ROS 1超進化到ROS 2!友達AMR車隊可群機協作、效率大幅提升
友達商用解決方案研發處處長陳文杰指出,友達剛涉足AMR市場時,從車體設計、操作系統集成、SLAM算法、系統功能開發……等作業,皆由內部開發團隊負責。
為了加快產品的開發速度,當時內部團隊一致決定使用機器人操作系統ROS,因其為開源平臺,在AMR應用上累計了相當豐富的資源,包括SLAM、避障、引導等,有助于產品開發。
然而,ROS 1所采用的通信方式,只能由上層系統進行車隊管理,但如果碰上兩臺AMR在執行任務過程中相遇在一起的狀況,哪一臺車要先行?或是哪一臺車可以緊急支持其他任務?這些AMR的調度分配,都得由上層系統來派發命令,在廠區面積大與AMR的數量較多時,這樣的系統架構相對沒有效率。
而ROS 2關鍵核心技術——資料分布式服務(Data Distribution Service,DDS),改良了ROS 1集中式通信架構上的缺點,讓AMR可以進行車對車的溝通、甚至是分布式的群機協作,不用再通過上層車隊管理系統,自然也提高了運行效率。“ROS 2是友達AMR下一個階段的產品發展重點,”陳文杰語氣肯定地說。
縮短至少三分之一以上開發時間,凌華成友達最佳產品升級伙伴
在產品升級過程中,友達觀察到凌華投入ROS 2發展已久,不只有將機器人控制器ROScube與ROS環境進行軟硬件之間集成外,還能提供相關的ROS的軟件開發組件NeuronSDK與專業技術協助,成為友達最佳合作伙伴。
友達光電商用解決方案業務處經理王永迪透露,以前使用一般工業計算機作為控制器,再自行集成ROS操作系統,產品開發時間至少要4—6個月,如今受益于ROScube已經集成好環境與提供Neuron SDK的緣故,省下自行集成軟硬件的工作,新一代產品的開發時間有效地縮短了2個月。
更重要的是,凌華有專門聚焦ROS 2在AMR應用的專業團隊,可以協助友達AMR開發團隊快速地解決問題。 “剛開始接觸ROS 2時,內部對DDS技術還不是非常熟悉,凌華提供了很多協助,讓我們在短時間內熟悉這項技術。”王永迪語帶感謝地說。
友達計劃導入虛擬化技術架構,ROS控制器也能指揮機械手臂
除了改用ROS 2外,友達產品升級還有第二個重點,就是導入虛擬化技術(Hypervisor)架構,可安全地執行關鍵任務。陳文杰說明,目前友達AMR將安全相關的功能設計在底層,走MCU架構,如:避障、防碰撞等,而上層ROS 2操作系統則負責建圖、定位、導航等任務。
因為ROScube具備多樣的I/O連接端口,還有堅固型USB可以預防震動造成脫落,能夠滿足各種AMR應用的需求,更因具有高度的兼容性,能應對客戶需求,集成各家的機械手臂。
此外,由于因搭載Intel處理器、Intel Iris顯示芯片、Movidius、OpenVINO等技術,其運算性能非常強大,在執行前述控車任務之余,還有許多剩余資源可以使用。
因此,友達計劃導入像是Intel Edge Control Platform(ECI)的ACRN虛擬化技術架構,安裝其他即時操作系統(RTOS,Real-time OS),讓ROScube也能執行機器手臂取放物品、AI視覺識別等運算,充分應用硬件資源。
對制造業來說,AMR應用可以有效解決缺工問題,還能提高生產品質和良率,包括半導體業、3C產業都有相當大的潛在需求。不過市場需求雖然龐大,但由于制造場景及應用需求多樣化,導致AMR定制化程度偏高。
陳文杰希望,通過與凌華的合作進行專業分工,由凌華負責ROS運算核心技術,友達則專注AMR產品的開發,以其年輕、有活力的RD與服務團隊,帶入新技術、新思維,在了解客戶以及其場景的需求后,進行系統集成作業,協助客戶迅速解決痛點,并提供完善的售前/售后服務,如此才能加快AMR應用速度,推動臺灣制造業全面升級。
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