輕量化機器人協力促智慧製造

[作者 陳念舜]

有別於傳統認知的工業機器人僅為單臂機型，主要用以替代人類執行單純的3k（辛苦、危險、勞累）工作。隨著大國陸續推出製造業回流政策，對於已飽受缺工之苦的業者更是雪上加霜，勢必引進更多輕量化機器人與人協同共工的來提高生產力，並帶來關鍵零組件與安規的龐大商機。

因應傳產製造業更需要藉此來彌補勞動參與率不足，如今工業機器人已不僅止於一種高度整合自動化設備，用來替代人類執行3k工作的單臂機種，在智慧工廠裡更結合了新被賦予的人類或仿生物邏輯判斷能力，如環境感知、姿態規劃、運動控制、行為決策、彈性應用等4大領域所組成的智能平台。

包括驅動機器人應用市場蓬勃發展的因素，也從過去在昏暗、高輻射熱等高危險、高負荷作業環境下，或有侵蝕性化學原物料，須從事有毒物質、病毒試驗等不適合人類生存的環境下，必須導入機器人來執行遠端作業，藉以完全替代人類，從而實現零接觸作業模式。

到了目前，傳產製造業更需要藉此來彌補部份地區進入老齡少子化社會後，導致勞動參與率不足；以及地緣政治衝突造成的逆全球化趨勢，迫使各國爭相提出製造業回流政策，卻缺乏熟練技師而雪上加霜，亟須引進機器人來提高生產力。

人、機協作比重拉近　彌補勞動力下滑缺口

根據2020年9月由世界經濟論壇（WEF）發表的《未來就業報告》就已指出，現階段全球機器人工作量約占整體33%，人力占比為67%，但隨著老齡少子化社會導致工廠人力短缺，將加速自動化趨勢發展。WEF預估到了2025年機器人工作量，將從2020年33%增至47%，代表未來產線安裝自動化設備、機器人裝置及整合應用需求會進一步擴大；人力占比也從2020年的67%減至53%，兩者比重逐漸拉近至平衡，各占一半（50%），代表人機協同共工的新作業模式即將成型，機器人應用也會逐步演進為提供預判與決策。

依工研院產科國際所機械組分析師周暐程進一步分析，過去在機器人1.0自動化階段，主要用於製造業執行重複性高、危險又疲累的任務，此時控制器、伺服馬達與減速機為業界發展重點；到了機器人2.0數位化階段，則開始經由感測器蒐集數據來取得感知能力，促進機器人在工業領域應用擴大，並逐步朝向商業應用拓展，發展視覺檢測、環境感知等蒐集數據的硬軟體。

直到近幾年來進入機器人3.0協同化階段，開始導入影像辨識、自然語言處理及深度學習等技術，實現機器人感知、推理到決策應用，數據分析、深度學習、人機互動和自然語音成為發展重點項目；機器人4.0智能化階段，則企圖透過雲端串流協同與運算能力，促使機器人持續協同及學習，以完成場域自主化運作，以預判決策、數據安全為重點發展。

根據IFR（International Federation of Robotics）統計2017~2021年間，在人機協作、互動共工趨勢下，更不斷推升協作機器人（Collaborative Robots；cobot）市場逐年快速成長，2021年銷量已達3.9萬台，較去年成長50%、僅次於2018年成長67%；在工業機器人整體占比，也從2017年2.8%增至2021年7.5%。

主要動能包括：效能與成本，基於各應用產業持續尋求提高作業效能、降低總體成本的解決方案；技術驅動創新，將隨著資通訊、智慧化、自動化技術持續進步；進而彌補人力缺口，以順應先進國家人口老化、勞動力不足的趨勢。

目前國內外已有協作機器人整合VR、AI等多項跨領域技術，延伸機器人遠端與彈性應用。如德國DFKI「遠端控制機器人應用方案」，即結合VR與Digital twins技術，以實現遠距維護、生產等應用；日商OMRON以「Cell-line Control system智慧化生產系統」，整合協作機器人、AI、機器視覺及多種感測器，藉以滿足多樣少量化生產需求。

台灣欣橋集團近年來也發表其「協作機器人力回饋控制拋光應用」案例，係結合力回饋感測技術，設定表面施加力道，實現與人手相似磨拋的效果，適用於木質或是金屬表面研磨。以及利用協作機器人堆棧應用」，結合走行軸與on robot夾爪技術等，協助物流業搬運貨物。

協作應用商機成熟　機器人大廠後浪推前浪

協作型機器人品牌（Universal Robots；UR），則自2008年發表全球首款工業用協作型機器人，迄今UR協作型機器人已在全球銷售超過50,000台。UR也因為相信產業的成長與成功來自策略夥伴間的緊密合作，從而積極拓展產品生態系並促進資源交流，攜手凝聚創新動能。對應機器人不同臂長和負載，皆支援UR+生態系中的各式末端夾爪、軟體、配件和應用套件，賦予協作型機器人可彈性部署於不同產業的作業中使用。

面對當今全世界對於自動化需求因素不斷成長，包括保護員工不受危險和單調任務影響；企業將生產轉移到離家更近的地方，以應對環境變動；以及勞動力短缺，將成為未來不可輕視的挑戰。具備輕巧、編程簡易特性的UR機器人，將能快速導入至工廠既有產線上，釋放人力完成更有價值的任務，協助中小企業加速升級步伐，今年UR已正式宣佈全球員工人數達到1,000人，並加碼推出新款UR20機種。

Universal Robots總裁Kim Povlsen表示：「依自家統計數據顯示，UR至今只接觸約2% 全球所有潛在客戶，因此市場極富有潛力；在慶祝今天所創下的里程時，我們的目光堅定投向未來旅程，UR20則是最近推出的首款新一代協作型機器人。」

UR20除了採取全新關節設計而加速生產週期，更能處理重型物料之外，延伸至1,750mm臂長則是專為歐盟標準棧板的最大堆疊高度所設計，全面改寫包裝與堆棧模式；占地面積小，能讓企業在現有廠房裡保有更多作業空間；更整合了進階軟體強化技術，提供使用者前所未見的運動控制能力，實現端到端（E2E）自動化目標。未來UR20還可導入於焊接作業、物料處理、機台上下料與操作等應用場景，也同樣能和廣大合作夥伴生態系打造的創新解決方案結合。

根據IFR統計台灣2021年導入機器人數量為全球排名前十，相較前一年成長31%，顯示在疫情趨緩和台商回流後，產線上的人力需求持續高漲。Universal Robots 大中華區總裁蘇璧凱Adam Sobieski也認為：「台灣以出色的製造技術與人才享譽國際，看準製造業聚落的在地自動化成長動能，UR在台灣主要城市設有技術支援和訓練基地，設立服務據點推廣協作型機器人之外，進一步敏捷應對客戶需求，全面推廣協作型機器人技術。」

【欲閱讀更豐富的內容，請參閱2022.12月(第87期)小型機器手臂智動化Smart Auto雜誌】