机器人结合视觉应用　承担更复杂作业任务

善用机器人，不仅可从事重复性高或环境较差的作业，且有助提升提升生产效率及制程精准度。来源：Actemium

探究工业4.0之所以在近年掀起波涛，在于其诉求解决的四大难题，皆让全球各国感同身受，使得此一由德国率先提出的概念，得以触发全球工业革命的浪潮；这四个难题分别是物料成本走高、产品与服务生命周期缩短、消费者需求变迁快速，及劳动人口减少，其中最后一项，引爆了工业机器人需求飞涨。

在2016年3月，国际机器人联合会(IFR)发布2015年世界机器人统计报告，直指由工业4.0触动的工业自动化进程，正在迅速推展，依照此趋势，估计到了2018年，全世界工厂将有多达130万个工业机器人提供服务，但并非意在取代人力、实现无人工厂，而将循着人机协作的脉络发展，以提高生产制造架构的弹性，取代过去僵固的生产作业流程。

因此我们可以预见，未来只要是符合工业4.0概念的自动化智能工厂，其中一个重要表徵，即是生产在线将大量采用智能机器人、智能机械与自动搬运机，这些机器设备之间，都可以相互沟通，而以往充斥于生产线的大量操作员(俗称黑手)，将转型成为控制者与管理者。

在从传统制造迈向智能制造的进程中，机器人势将扮演重要角色。业者指出，以3C产品为例，以往追求的生产目标是「853」，意指85%的产品，必须在3天内出货。

反观今日，3C产品生命周期愈趋短绌，对制造速度的要求更高，故使得原本「853」跃为「985」，也就是95%的产品，必须在5天内出货完毕，且更重要的，随着消费者需求瞬息万变，驱使3C产品设计及制造走向少量多样，等于在速度快之余，又加上一个前所未见的复杂变量，倘若倚靠传统人力，肯定不可能达到这个目标，唯有借重带有智能的机器人，一方面从事重复性高或环境较差的作业，二方面协助提升生产效率及制程精准度，才有可能让工业4.0目标圆满达阵。

台湾发展机器人应用　有多项关卡亟待突破

考量及此，台湾政府在推展生产力4.0计划之际，亦将智能机器人应用，列为个中重要一环。根据IFR提出的报告，若以机器人密度而论(意指每一万名员工当中有多少单位的机器人)，超过全球平均水准66个单位的国家有21个，当中半数来自德国、瑞典、丹麦等欧洲国家，至于亚洲国家也表现不俗，不仅由韩、日联手夺下冠亚军席次，台湾也高居第八名，足见台湾发展工业机器人底蕴其实不差。

但一位官员直言点出，台湾在发展智能机器人应用的路途中，仍将遭遇一些亟待克服的挑战。首先是关键组件供应链仍有缺口，一来缺少足以结合制程技术的智能零组件，以致不易提升机器人附加价值，二来则缺少IoT、视觉与力量传感器等智能传感技术的深度。

其次难题在于机器人整合技术犹待提升，当前系统整合商倾向采用的机器人品牌多来自国外，尤其是由日本发那科(Fanuc)与安川电机(Yaskawa)、瑞士ABB，以及德国库卡(Kuka)等厂商所代表的「四大家族」(四个品牌共计占据全球逾六成机器人市场)，影响国产市场扩散速度，再者，当前机器人业者各自朝向不同通讯协定发展，可能导致跨品牌机种通讯整合上的阻碍，也不利于生产线应用整合。

此外的挑战是国产产品市场应用实绩不足，也就是说，台湾制造的机器人暨零组件产品，现在的实绩案例过少，在实用性上犹未历经市场考验，唯恐影响应用端客户的导入信心。

基于上述难题，政府特别设想突破之道，拟定智能机器人应用推动作法。第一是「发展人机协同、机器视觉及力量传感技术，提升附加价值」，一方面投入技术处科专计划资源，发展与机器人系统整合之3D机器视觉、力量传感技术，提高国产机器人附加价值。

二方面整合技术处与工业局资源，开发人机协同技术，并导入生产线应用，提高产线生产弹性与效率；第二是「机器人结合智能机械产业应用」，一方面藉由技术处科专计划，援引物联网、大数据分析、移动化等技术发展云端平台，汇聚故障预诊、寿命预测与生产优化等制造业所需机能，帮助业者提高产线生产效能，二方面由工业局计划资源发展整合示范案例，例如建构机器人联网通讯模块，再与工具机、射出机等国产机械设备进行整合，借此强化台制机器人产品竞争力，抢攻全球市场。

从制造到智造　新旧机器人大不相同

总括而论，机器人是促使「制造」推向「智造」的一大关键，而由台湾自主掌握机器人生产技术与整合服务技术，更可谓重要之事，因为如此即可避免国外产品缺货、技术与价格垄断，才能有效提高市场交易弹性。专家进一步解释，由于全球机器人市场呈现供不应求态势，故交期不甚稳定(介于3？6个月)，且台湾产业结构以中小企业为主，生产规模与机器人使用量皆属有限，若欲导入机器人产品，难免限缩对于技术服务、议价与交期的协议空间，再者台湾制造业生产分工细且变化多，需要较高的定制化整合技术，不见得能直接引用较偏向标准化泛用型的国外机器人产品，面对前述一切难题，都可望凭藉台湾自主开发生机器人而获得解决。

专家不忘提醒，所谓的智能制造单元，并非仅由机器人独挑大梁，而必须着重于如何让机器人与机台设备(工具机、产业机械)之间形成高度的协同运作，唯有如此，才能真正让机器人摆脱过往大家所认知的Loading on Loading上下料作业层次，更细腻地满足前端用户的制程需求，意即外除了取放之外，机器人其实还可肩负倒角、抛光、冲孔、去毛边、量测等等多元任务。

如果以制造、智造视为不同时代，则传统制造时代的机器人，其实比较像是「盲剑客」，用户必须仰赖后端PC系统充当双眼、并且发号施令，机器人才能听命行事，且所能执行的任务型态也较为单纯有限，反观智造新时代机器人则大不相同，已从「盲剑客」进化成为「耳聪目明」，只因为它开始结合了结合影像视觉应用，藉由视觉系统与机器人控制器的整合，将使机器人展现过去未见的强大环境适应能力。

兼具视觉、力觉与触觉　才能因应人机协同重任

因为新一代机器人看得见，所以有能力补偿手臂绝对精度的误差，有效避免手臂在移动时遮蔽机械视觉，与此同时，抓取形状不规则物体的能力也大幅加强；更重要的，新式智能机器人由于掌握力觉与触觉，所以能够安全地拥抱人群，不会因为不当的举手投足、痛下重手，而对一旁协同工作的操作者造成危害，而且也开始具备自主移动载具的能力。换言之，企业若欲实现工业4.0概念下的人机协同愿景，此「机」指的就是新一代Eye-in-Hand机器人，而不是过去如盲剑客的机器人。

附带一提，前述所指新一代机器人对于力觉、触觉的精准拿捏，除了视觉外，还取决于扭力传感器、压力传感器、CAD-based智能技术等关键技术能量。

以发那科为例，即自行研发一套RVision视觉系统，将视觉运算整并到机器人控制器当中；同为四大家族之一的安川电机，则开发出名为Nextage的双臂机器人，在头部与双臂皆搭载机器视觉，其中头部两台摄影机是用于识别工作环境及空间中物体的粗略位置，另外在双臂上的视觉，则用于补偿头部摄影机的计算误差，精准定位出物体的位置。个中的设计巧思，相当值得台湾业者借镜学习。