工业机器人加AIoT 智能制造转型的必备基础

在智能工厂内，机器人与员工之间并非对立或重工关系，而是相互协助的工作夥伴；例如由机器人扛起一些有伤人员眼力的重复性工作，降低人为失误，提升良率及品质。来源：Manufacturer

无庸置疑，对制造业而言，近年来几个比较重要的数码转型命题，无非就是工业4.0、智能制造或智能工厂，它们皆是攸关制造业者未来生存与发展的关键趋势，要迎合这些趋势，免不了需要倚靠许多前置基础来堆叠，其中一个不可或缺的前置基础正是自动化生产系统，其中最重要的元素就是工业机器人。

英国经济学家Paul Markillie就曾说过，以网际网络、新材料和新能源为基础的「智能制造」，将是下一波工业革命的核心，而主体就是工业机器人。由此可见，企业若想转型工业4.0，机器人绝对是不可或缺的要素。

何谓工业机器人？根据美国机器人协会(RIA)的定义，此类机器人(机械手臂)可经由程序的重复改变，展现多重功能，进而执行移动工件、物料或工具的任务，甚或其他特殊装置的工作。

大致来说，工业机器人分为单轴机器人、直角坐标机器人、水平多关节(SCARA)机器人、垂直多关节机器人，及并联式(DELTA)机器人等五大类，各擅胜场。比方说 SCARA(Selective Compliance Assembly Robot ARM)，拜轻巧、快速、灵活性高等优势所赐，得以在许多应用场域展现运用价值，尤其是需要快速执行分拣、装配的制造业者，不论是晶圆厂、面板厂、PCB厂、3C组装厂甚至是食品厂，对于SCARA机器人的需求度都很高。

此外例如DELTA机器人，则拥有构造简单、移动路程短、速度快，以及精密度高等优点，每一台通常可扛下原本4？6人的工作量，足以帮助企业充分满足降低人力成本、增进生产效能等需求；DELTA胜任的应用场景，除了电子工厂的检料作业外，像是制药、食品等带有较高产品包装需求的厂房，也相当倚重这类型机器人。

事实上，谈及用途最广泛的自动化机械装置类型，要算是垂直多关节机器人，它的强项在于提供极高的自由度，几乎能在电子业、汽车零组件业等等任何有轨迹角度的环境中执行任务，加上透过机械手臂的多关节连结，带有允许三维运动的特性，故而能够实现高端非线性运动。

机器人搭配传感技术  精准识别重要制程信息

也许有人认为，尽管机器人可以把诸如上下料、胶合、包装堆叠、喷涂、打磨等许多工作做得非常好，充其实不过是取代传统的人力与工时，还是不太能理解机器人与工业4.0之间是否有更深层的连结。其实最简单易懂的，即是拜传感技术的大幅精进所赐，以致机器人可在执行前述任务的过程，一并精准地识别过程当中的重要信息，再将相关数据输送到控制单元，以利后续的分析、调整，堪称是促进制程最佳化的重要基础，单凭这点，便不难看出机器人与工业4.0的关联性。

正因如此，现在的工业机器人，不仅能将具有高度重复性、一致性的工作快快做好，另可透过网络、及传感技术，轻松实现线上控制及设定，甚至还可进一步支持高度动态控制；在此前提下，不管制造厂的产品测试、组装、加工等任何工序当中，只要有过去靠人工难以达成、甚或无法达成的工作项目，都可藉由工业机器人搭配传感技术来达成目标，大幅提升生产效率和良率。

属于工业机器人四大家族其中之一的发那科(FANUC)，不仅懂得开发与贩售机器人产品，其位在日本山梨县的生产基地，某种程度算是因Robot Cell的辅助所造就的工业4.0示范厂；厂内的机器人日复一日24小时不停工，不需要预先被输入任何程序，仅需由人员直接指导，立刻就能上线作业，接着在无人监控的状态下连续运行一个月，且不会把工作做错或做慢，相当不容易。

整合视觉、力觉  打造适应少量多样的聪明手臂

深究工业4.0，其当初之所以应运而生，背后有一个相当大的实践目标，就是「弹性生产」，所以需要透过工业4.0目标的实现，帮助企业建立「少量多样」的定制化生产与销售能力，可依不同客户的喜好量身打造各种专属商品或服务。

伴随少量多样趋势成形，代表大多数工厂都有混线生产的需求，也就是必须经常更换生产线，一天换个3？5次并不为过，如果换线换模的速度太慢，意谓企业在一天内将承受好几次产能损失，就算每一段损失都不大，但积少成多，对营运绩效肯定有伤，因此如何达到「快速换线」，可谓重大课题。

持平而论，意欲实现快速换线换模，可能有许多因素都需要同时配合，不是靠机械手臂单方面有什麽功能上的精进，便可帮助企业立即打造快速出换线换模流程，但可以肯定的是，透过机械手臂结合一些传感技术所孕育的新应用方式，的确有助于缩短换线换模时间。

比方说，目前已有机械手臂整合了视觉传感器、影像识别软件的安装与应用，一方面成功地减少了手臂与视觉通讯串接程序的开发时间，另一方面，也藉由移动式手臂机架搭配标准视觉模块化，达到了手臂快速换线目标，且经由视觉自动教点，连带也减少工程师开发时间，让实现自动化更加轻而易举。

另一种例子，则不只运用到机械手臂、3D视觉，还借重了力觉传感器。藉由3D自动识别，得以迅速识别产品的位置与方向，再利用力觉传感，达到与人类相近的力道控制，从而完成非常精密的组装作业，辅以智能系统在一旁快速学习工作物件、接收各种工作情境参数设定，让机器人得以执行更广泛多元的工作，更容易变换工作物件、也更容易搬移机器人本体，连带帮助企业顺利因应少量多样的产线作业需求。

藉由这个应用情境，已经把机器人如何整合运用AIoT技术能量、发挥智能制造运用价值，清楚地表露无遗。