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KR AGILUS 再創窗戶清洗新高點

Skyline Robotics 實現了許多其他公司嘗試過但未能完美實現的目標。在此之前的 100 多年來,人們都是以人工方式清洗摩天大樓的外牆。如今,這家來自特拉維夫(Tel Aviv)的公司成功地為世界上的摩天大樓實現了外牆窗戶清洗自動化,把每一扇窗戶都擦好擦滿。


Ozmo:集結 KR AGILUS、電腦輔助影像處理系統和人工智慧的優勢

Skyline Robotics 針對自動化清洗外牆開發了 Ozmo:這套系統結合了 KUKA 的 KR AGILUS 機器人和一套電腦輔助影像處理系統、人工智慧和機器學習技術。過去需要花費 3 至 4 個月的艱辛勞動工作,Ozmo 可以在不到一半的時間內自動完成。最重要的改善是該系統確保了作業安全,不再需要有人員在高空作業平臺上工作。一般而言,人工玻璃外牆的清洗作業通常需要 3 到 4 名員工:2 個人負責在作業平臺上沿著外牆執行清洗工作,1 個人在大樓屋頂上,必要時地面上還需要第 4 名員工。若採用 Ozmo 來清洗外牆,只需要 1 個人在大樓屋頂。這名人員的任務是控制作業平台、電源、水源供給和起重機。在此期間,就由機器人來負責清洗玻璃外牆。
自動化清洗大面積玻璃帷幕:摩天大樓的玻璃窗戶過去以人工方式清潔,現在由窗戶擦洗機器人逐扇洗淨

五年的準備換來完美清潔效果

為了確保電源和水供應正常運作,Ozmo 經過精心設計,能夠適應現有的建築維護單元基礎設施,使用建築物本身的電力和水。作業平臺中包含一塊配備多個不同感應器和電腦的工作臺機器人手臂連同其雷射雷達視覺系統(Lidar(雷射雷達)是指光成像、探測和測距以及使用雷射脈衝)就安裝在此工作臺上。該雷射雷達視覺系統採用第 1 級雷射,對人體不會造成傷害。一旦工作臺被妥善固定於外牆清洗的作業平臺中之後,系統就準備就緒了。

Skyline Robotics 的總經理暨營運長 Ross Blum 表示,Skyline 團隊在過去五年裡致力於開發 Ozmo 專案,他們克服了許多不同的技術障礙,並經過反覆步驟以整合所有重要元件和特性。其中也包括 KR AGILUS 工業機器人和其程式設計,使機器人手臂在清洗窗戶時能夠模仿人類的動作

攀上高聳的玻璃牆

過去需要3至4 個人從事這項危險的工作,如今因為有了 Ozmo 將只需要一架 KR AGILUS 機器人和一名在屋頂上負責控制清洗系統的人員

建築物清洗作業:Ozmo 如何看見、觸碰和思考

Ross Blum 以人類感官來解釋 Ozmo 系統的運作原理和特性:「機器人手臂會與雷射雷達視覺系統進行通訊,使機器人手臂能『看見』,而安裝在清洗刷末端的力扭矩感應器,則讓機器人有了『觸覺』系統軟體就是它的『大腦』,負責收集各個視覺系統和感應器的資料,用於以每秒約 200 次的頻率持續修正軌跡規劃,讓 Ozmo 沿著摩天大樓的玻璃外牆下降。」這套 Ozmo 解決方案的核心是防水型 KR AGILUS 結合軟體輔助的人工智慧,得以實現用於清洗玻璃外牆的目的。Skyline Robotics 研發出了一套能夠將施力監測數據和其他變量回報給機器人的演算法,因此系統可以控制機器人應在建築物玻璃上施加多少力量。

從耐風雨到世界級

窗戶清洗機器人的作用範圍為 1.10 公尺。根據 Ross Blum 表示:「Skyline 選擇 KUKA 的最主要因素之一不僅是因為 KUKA 品牌以及其背後的世界級團隊所享有的信用聲譽,也因為 KR AGILUS 能夠應付戶外環境的嚴格考驗,而大多數的競爭對手都失敗了。」Blum 另外補充道,這些機器人符合防護等級 IP67,非常可靠,而且高度靈活的六軸設計也是影響 Skyline Robotics 決策的關鍵因素,因為 Ozmo 也必須適應有些摩天大樓的現代化建築設計和玻璃外牆的複雜幾何形狀
KR AGILUS 機器人的作用範圍達 1.10 公尺,即使要清洗複雜立面的外牆也難不倒它

小型機器人控制器 KR C5 micro 帶來更高自由度

Ozmo 系統中所採用的 KUKA 小型機器人控制器 KR C5 micro ,在滿足全球作業平臺對於不同重量限制方面也扮演重要的角色。KR C5 micro 重量僅 9.8 公斤,比同類型的控制器輕了 16 公斤,而且佔用空間也大幅減少。因此,在一些情況下,即使有更嚴格的重量限制,Skyline Robotics 還是可以在一個作業平臺上裝設多架 KR AGILUS。「我們的目標是將機器人帶出受控環境之外的領域中拿下主導地位」,Blum 如此強調,「而我們相信,在實現這個目標的旅程上,KUKA 是最好的自動化合作夥伴KUKA 也利用本身的機器人技術來突破一般應用的界限,我們很期待與 KUKA 工程師們更密切地合作,開發專為室外環境應用量身訂做的產品。」
KR AGILUS 窗戶清洗機器人:這架小型機器人清潔玻璃外牆的工作做得非常好,應用非常地靈活

即使陣風也不會讓 Ozmo 失去平衡

整合在 Ozmo 中的所有技術都非常先進,特別是軟體一流的硬體零組件。這些元素讓 Skyline Robotics 不僅能在機器人清洗窗戶時控制機器人的動作並且隨時調整適應還能即時平衡穩定載有機器人的作業平臺。這是一個不小的挑戰,因為必須考慮到不時會突然發生的意外事件,例如陣風或是起重機運動學特性等變數。這些變數都可能導致平臺的一側傾斜低於另一側。然而,Ozmo 能夠偵測到這些變數,並且立即進行補償修正。如此一來,便能確保最佳玻璃清潔品質和最有效的清洗路徑。在穩定平臺方面,Ozmo 利用了 KR AGILUS 機器人對不穩定的作業平臺施加反作用力。此時,機器人手臂在建築物窗戶上固定停留多半秒鐘,以防止作業平臺擺動。根據 Ross Blum 的說法,Skyline Robotics 是迄今第一家,同時也是目前唯一一家以這種方式成功使用機器人手臂的機器人技術公司。

長年經驗為關鍵

「許多機器人技術公司都希望能打入外牆清洗自動化的市場」,Skyline Robotics 的董事長暨執行長 Michael Brown 強調,「但是這個商業領域非常複雜且牽涉到數學問題,尤其是在人工智慧和機器學習方面。你不能只是將一架機器人放到作業平臺上,然後就認為大功告成。我們多年來長期與窗戶清洗工人合作,為的是完善我們的系統,並且確保系統擁有適應多變環境所需的演算法。」
Ozmo 能夠看見、觸碰和思考。這讓窗戶清洗機器人在外牆上的工作更容易

窗戶清洗機器人的有力夥伴

他同時也指出,在開發 Ozmo 期間,合作夥伴關係也扮演了一個重要角色:「KUKA 為我們在每一個步驟提供建議,我們找不到更好的合作夥伴了」,Brown 說,「一旦我們在紐約市完成了所謂的概念驗證階段,我們希望能再次與 KUKA 會面,以討論並瞭解我們能夠如何利用他們的技術來優化或進一步改良我們的產品。對我們來說,與 KUKA 的合作是我們公司的成功關鍵之一。」
最高效率和優異清洗能力 – 讓許多投資人也心服口服

Ozmo 在紐約市順利籌資

說到上述的概念驗證階段:Skyline Robotics 在此階段獲得了廣泛支援。這家公司宣布成功完成了一輪高達 650 萬美元的融資。這一輪融資由 Skyline Standard Holdings 股控公司主導,另外還有例如 Kärcher New Venture GmbH、Gefen Capital 和其他機構參與。Kärcher New Ventures GmbH 的企業風險投資負責人 Patrick Nennewitz 表示:「Kärcher 很樂意繼續支持 Skyline Robotics 完成使命,也就是為全世界的窗戶清洗任務打造出一個更高效、更安全的工作環境」。根據 Nennewitz 的說法,「Skyline 利用機器人改造產業同時仍然創造工作機會的能力,是其他機器人技術公司應仿傚的模式。現今建築物越來越高,而勞動力卻不斷縮減,Skyline 公司的成立有如必要的及時雨。」

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