本計畫透過「基於電腦視覺的人機協作自動化焊接系統」的專案主題,發展降低
人力需求與碳排消耗的營建工法,實現智慧營建和凈零碳排兩大核心目標,帶動
未來建築產業的數位轉型。
本專案所要克服的產業困境有二,在推力上因缺工及少子化所帶來的產業升級需
求,以及在拉力上發展低碳排工法所能帶動的低碳經濟。前者著眼於減少人力消
耗的人機協作技術,後者則從較低碳排的半乾式預製鋼網牆工法切入。在兩者的
整合下,本研究進一步鎖定核心技術為「基於電腦視覺的人機協作自動化焊接系
統」,企圖透過電腦視覺將焊接過程中人工的操作與判釋需求降低,以更為直覺
性的人機協作流程控制機械手臂進行曲面鋼網牆的焊接工作流程。
在技術流程上,本研究的電腦視覺運用在骨架辨識與焊點查找兩個階段。(1)骨架
辨識階段主要是透過電腦視覺捕捉操作者的肢體動作,並進一步根據逆向動力學
轉譯成機械手臂的控制動作,使得操作者可以用直覺的肢體語言以免編程及非接
觸式的模式引導機械手臂到達指定的焊點位置。
(2)焊點查找階段則是在機械手臂焊槍進入到目標焊點位置附近時,透過電腦視覺
查找出精確的焊點位置,並透過適性演算的技術客製化出焊接的路徑,自動化的
完成複雜的曲面焊接。
本計畫所發展的技術預期可以應用於鋼網牆工法的鋼筋網格自動化焊接,改善過
往因勞力密集而成本高昂的焊接工法,進一步使半乾式的預製鋼網牆能成為營建
產業的新興工法,減少失事工法的使用進而降低營建過程中的碳排,達到低碳建
築的總體目標。除此之外,因電腦視覺的介入所帶來的直覺化、自動化、客製化
而具備有極高的產業衍生運用價值。包括運用在發展直覺型的人機協作機器人介
入到各項營建流程,進一步提升工地安全並創造基於智慧營建的數位轉型產業
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