核電廠除役之自動化無人搬運技術：材料世界網

孫彥碩／工研院機械所

針對核電廠除役之自動化無人搬運技術，本文首先說明整個無人搬運系統的架構，再針對關鍵模組深入闡述驅動模組、感測模組以及AGV控制器；整機的部分則說明一般業界常用的自動搬運載具種類；最後並對多車派車與交通管理的後台運算相關技術進行初步的介紹。期能夠對國內核電除役技術中有關無人自動運載的技術提供不同的面向分析與選擇。

【內文精選】

前言

台電的核一廠除役(Decommissioning Process)計畫在民國108年獲得行政院原子能委員會審查通過，後續將於審查通過後的25年內完成相關的除役工作，並且依規定申請解除管制。在核電廠除役的各階段過程中將產生大量的廢棄物，廢棄物的運載、移置與監控管理將是除役各個階段中的重要工作。以德國PWR核電廠除役為例，除役產生的廢棄物達15.5萬公噸，其中超過95%的廢棄物可以解除管制，需要進行最終處置的僅占很小的部分。然而在此過程中，大體積廢棄物的自動清運與儲放仍為自動化無人運載技術可以導入的重要任務，故在此文中擬對自動化無人運載技術做一簡要的介紹，以達拋磚引玉之效。

無人搬運系統架構

無人搬運系統在產業中扮演著承接製造系統的工令，將其轉換為適當並具有運轉效率之運送指令，以完成庫房端的原料/成品與產線端的半成品之間的物料流動。所以整個無人搬運系統的架構可以表現如圖一中虛線框架內所示，由底層至上層分別為：組成一台搬運機器人所需的關鍵模組、透過整機開發完成的AGV單機、生產管理連結的派車系統(AGV Dispatching System)；以完成串聯多台AGV單機並遂行生產製造所需任務分派與狀態回傳。

圖一、無人搬運機器人系統組成架構

無人自動導引搬運系統的種類

以下就無人自動導引搬運系統的種類做一簡單介紹。分別說明幾種在自動化廠房中常用的搬運方式。

1. 高架式物料傳送系統(OHT)

高架式物料傳送系統是屬於空中軌道的搬運（如圖七所示），一般常見於半導體廠，此種搬運方式需先架設好軌道且通常會規劃跨區域的搬運，這種頭頂搬運系統主要是在製程設備上面的空間設置軌道及輸送機構來搬運貨料。一般傳送給製程設備所需的晶圓或玻璃基材的方式，乃是將裝有晶圓或是基板之卡匣送到製程設備之前端的卡匣承接站(Cassette Station)，這些卡匣承接站為大氣環境；然後個別晶圓或是玻璃基材再經由機械手臂傳送到製程設備內。

3. 自動導引無人搬運車(AGV)

自動導引無人搬運車與之前提及的OHT近似，只是AGV為地面上之搬運，不需架設軌道，與RGV相較之下在規劃路線上較有彈性，一般在路線上有多台的同型運載模組。故系統整合的建置及分析上，AGV與OHT兩者會產生的問題近似。但是與OHT不同的是，OHT系統需於樓層頂端架設實體軌道，且運輸動線需於建廠時隨製程設備與產能規劃一併考量，若後續有擴充延伸需求，需考量樓板強度與消防建築法規審議，彈性較受限；再者，OHT系統僅限單次單件物料搬送，在運輸效率與彈性上有其應用限制，且重置與維護成本相當高。而RGV雖為成熟技術且系統建置與維護成本相對OHT低，但RGV的主要缺點為需於地面鋪設實體軌道，除非是基於安全或是系統穩定性的考量，在一般產業客戶接受度非常低，雖然仍可見於某些特定產業的應用，但是與AGV相較，則AGV的接受度普遍較RGV為高。目前業界多採用磁導引無人搬運車技術（如圖九所示，為工研院自行開發），其主要特色為可因應製程調整、動線設計變更彈性高，且可搭配不同物料架設計，可達到單次搬運多物件之高運輸量…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。