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臺灣大學機械系電子報

學生園地

智慧機器人應用與實作課程

機械四 吳采栩、陳泓恩、許雅婷、高仕懷同學

 

學用合一,探究機械手臂的多元應用- 吳采栩


    上學期修了機器人簡介的選修課程,期末專題的主題便是用馬達、3D列印件與Arduino組出一個簡易的四軸機械手臂,我因此對機械手臂產生了濃厚的興趣,於是在聽聞系上要開這麼一門課後,即便知道自己面對的是許多未知數,還是毅然決然決定挑戰看看。我認為這門課其中一個特別的地方在於內容是非常純粹的實作導向、並沒有理論的講解,講師上課時會講解手臂的功能與應用範疇並親自示範使用,接著讓我們以小組為單位練習完成任務。雖然後半學期因為疫情改成線上授課有些可惜,但講師還是用心規劃了不同的內容給我們,像是利用TM AI+訓練影像辨識、助教也辛苦地在手臂教室協助我們使用遠端桌面操控手臂進行學習。期末專題的製作則是自由發想,我們這組的主題是想利用機械手臂改良傳統3D列印,善用手臂的高自由度達成更精緻靈活的列印品質。我們所使用的方法為將列印噴頭等裝置組裝於手臂上,再將CAD檔進行切片與Robo DK路徑規劃,最後達成控制末端模組進行3D列印的目的。過程中我印象最深刻的就是列印時手臂末端抖動的現象,仔細思考後發現這正與課堂所學相呼應—由於協作型機械手臂的特點是安全易上手、並非以高精度為主要考量,因此較不適合執行3D列印這類對精度要求較高的任務。在整學期的扎實訓練下,加上期末專題的摸索與熟練,這堂課不但讓我有親自操作機械手臂的機會,也對它的特性與應用範疇有了更深入的了解。

 

自動化產業紮根,投資高等教育培育人才- 陳泓恩


    很幸運能成為第一批修習這門課的學生,也的確從這門課中學到不少。現代自動化產業中,機械手臂扮演十分重要的角色,能夠在大學中接觸到機械手臂相關課程對於未來投入自動化產業是有一定助力的,而這門課以協作型手臂作為主要教具,較安全且操作難易度適中,個人認為是相當不錯的選擇。這門課也導入了問題導向的教學模式,提供我們更多發揮的自由度,自主規劃專題實作,也因而更能培養學生解決問題的能力,教學效果較佳,雖然會花更多時間探索,但相對來說也更深刻。而這門課如果能加入更多理論基礎的課程,例如機器人學的軌跡規劃、馬達控制等,相信這門課會更加精實。

 

探索手臂3D列印—完美的扇葉 -許雅婷    
 

    正所謂工欲善其事,必先利其器,近幾年來自動化正值熱潮,身為機械系的我也對於機械手臂的控制和應用等有了很大的興趣。藉由手臂這堂課,我了解到如何規劃其曲線的移動路徑、自動化拾取,甚至是最有興趣的配合相機的使用,即使是遠距的期間也盡量讓大家能夠配合實際手臂進行操作,這堂課可謂是收穫滿滿。期末專題的部分則是採用開放式主題的發想,讓大家盡情的探索有興趣的領域,我們這組做的是手臂的3D列印,而啟發我們的正是大三的大魔王課程-機械工程實務,專題的目的便是為了印出更加完美的扇葉,避免過多的空隙和增加扇葉的機械強度,以及配合不同的模型切片方式來進行列印,雖然花了很多的時間在修理列印的噴頭以及矯正水平,但整體來說還是收穫不少,我也更加了解了手臂的特性以及其在列印方面的優劣!

 

機械手臂開發從零到一,展望產業未來 -高仕懷


    這門課是機械系難得的實作課程,課堂上除了介紹達明機器手臂的系統使用之外也以期末發表專題為目標進行教學,因此我們除了學習手臂的操作外,同時也在過程中不斷發想如何將所學應用在專題中。


    課程內容包山包海,除了利用達明本身研發的套裝軟體進行基本的操作、視覺辨識之外,也概覽了深度學習跟影像辨識的配合,甚至擴展到其他軟體上API的應用,著實讓我們對如何使用這隻手臂的開發進行蠻完整的介紹,同時講師也很樂意針對各組不同的需求,分別講解在不同的環境如何更深層的對手臂進行開發,讓專題能夠更順利的進行。


    在期末的發表之前,期中時講師也要求大家報告對題目的發想及規劃,同時給予各組回饋。我覺得這對我們期末題目的評估以及進度的推進有蠻大的幫助,同時也讓我們期末專題的方向更加明確。


    在課程中我第一次嘗試了整合不同平台、不同系統的元件進行開發,突發奇想的希望結合Arduino和機器手臂展示6軸的3D列印技術。過程中雖然遇到了許多阻礙,專題的完成度也稱不上很高,但在過程中更認識3D列印製程的細節以及成功整合手臂路徑的規劃仍然是相當可貴的收穫。
雖然在課堂中認識許多機械手臂在工業上的應用,但其實我覺得反而可以更多著墨在「尚未使用機械手臂」的場域,不論是使用工具機或是人工產線,並嘗試帶入分析目前製程優劣的環節,這樣一來對於學生在發想以優化工業現場為導向的期末專題會更有幫助,也可以更全面的認識產業現況。Art editor Img

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課堂使用手臂執行視覺辨識任務
 

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期末專題之硬體設備

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期末專題成果(圖左為軟體切片後成果、圖右為使用傳統列印方法)
 

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