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機器人當然也怕沒電!讓能源使用效率提升的三種關鍵作法

隨著機器人應用的高速普及,優化機器人的能源使用率成為企業的關注重點。能耗的最佳化直接關係到零件製造的效率——這裡的「效率」不僅指生產速度,還包括生產成本和資源利用率。當機器人更加節能時,製造過程就能以更低的成本更快速完成。

機器人與人體相同,在運作過程中也會消耗許多能量,它們通常會使用電力或電池作為能量來源再分配到機器人的馬達(負責機器人的運動,如手臂的旋轉、抓取動作等)和控制單元(負責處理數據、做出決策、控制各個部件的協調運作等)。而工業機器人能耗率取決於多種因素,例如機器人的類型、尺寸、其執行的任務以及操作條件,這些都會成為工廠生產流程中的諸多變因。

優化機器人能源效率,硬體、軟體、能控系統皆不能少

至於讓機器人能源使用效率提升的作法,以下統整出三大項:

1. 優化硬體設計:選擇合適的硬體組件和配置是第一步,包括選擇適當的感測器、執行器和控制器,並在設計時考慮減少摩擦和重量,另外,採用低功耗模式和自適應電壓調節(AVS)等技術也能顯著提高能源效率。

2. 優化軟體算法:開發和實施智慧化、自適應的軟體算法,可以讓機器人根據環境和任務需求動態調整行為。使用如強化學習(Reinforcement learning)技術,可以優化機器人的運動軌跡和行為,並減少不必要的能源消耗。

Google 先前發表的論文寫到,透過視覺觀察和強化學習技術進一步優化機器人動作,讓機器人成功以最少的動作與適當的力道擦拭桌面髒污與麵包屑——不要小看這個工作,人做起來很簡單的清潔工作,在機器人的實際執行上可是需要學術論文等級的研究來處理。

除此之外,還可以使用感測器整合(Sensor fusion)、數據壓縮或特徵提取(Feature extraction)等方式來減少控制系統所需的數據量和計算量,以及利用雲端運算、邊緣運算或分散式運算的能力,將處理和儲存任務從機器人轉移到其他設備或伺服器來減少機器人負擔。

3. 能源管理及電池模組優化:利用環境中的能源,如太陽能、風能或動能等,可以為機器人提供能源支持。不過具體還是取決於機器人的應用環境,例如在戶外環境中工作的機器人可能會利用太陽能板來作為電池電量。

不是開機上工就算了,機器人也要有智慧化能源模式管理

另外,實施全面的能源管理策略也非常重要,包括即時監控機器人的能源狀態,智慧分配能源資源,以及在不同功率模式之間靈活切換,以確保機器人在任何時候都能以最高效的方式使用能源。

企業也可以使用各種感測器和偵測器來測量機器人的能源狀態,如電池電量和功率需求,再透過智慧控制器和調度系統,機器人可以根據任務優先和能源可用性來優化資源分配。例如在低電量狀態下,機器人可能會自動切換到低功耗模式或尋找充電站。

不過在電池管理系統優化上,除了監控電池電壓、電流及溫度以防電池過冷過熱、過度放電等異常狀況之外,最主要是讓協同機器人的使用者可以即時知道電池的剩電量,提前規劃何時需要充電,讓整體使用更有效率。

透過一系列的機器人能源管理措施,機器人的能源效率有機會有效提升、節能,同時也減少單一機器人或者衍生到整個工廠的停工事件,為更環保永續的工業生產做出貢獻。

同時企業在做機器人投資時也必須認知到,能源管理是一個持續演進的領域,隨著技術的進步和新挑戰的出現,需要不斷應用人工智慧與物聯網技術做創新和適應,讓機器人在能源管理變得更加高效。

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*本文開放合作夥伴轉載,資料來源:《LinkedIn》《ScienceDirect》《airitilibrar》。首圖來源:Pixabay