當(dāng)機(jī)器人逐步成為智慧自動(dòng)化核心要素之一，其與人類(lèi)社會(huì)關(guān)聯(lián)性也越來(lái)越緊密，如何能用來(lái)解決高齡少子化缺工問(wèn)題的推力，又避免沖擊目前就業(yè)人口的拉力？將是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)維持成長(zhǎng)的關(guān)鍵。如推進(jìn)大陸在2013年成為全球最大工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)的主要?jiǎng)恿χ?，便是源自于?dāng)?shù)貒?yán)重的缺工及工資上漲問(wèn)題，進(jìn)而提升制造業(yè)價(jià)值鏈。
臺(tái)灣即將擴(kuò)大推動(dòng)的1+8年「生產(chǎn)力4.0計(jì)畫(huà)」，也期望可緩解從今(2015)年起，15~64歲工作年齡人口逐年遞減的威脅。最終能以智慧機(jī)器人取代生產(chǎn)制造，而高素質(zhì)人力則用來(lái)操作智慧工廠，實(shí)質(zhì)提升人均生產(chǎn)力，擺脫薪資停滯痼疾。目標(biāo)希望能在10年內(nèi)，讓員工「321翻轉(zhuǎn)成為123」，從現(xiàn)行「3人領(lǐng)2分薪水，完成1分產(chǎn)能」，變成「1人完成2倍高值化產(chǎn)能、領(lǐng)3分薪水」 。
除了經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處針對(duì)「生產(chǎn)力4.0核心技術(shù)研發(fā)策略」議題，所提出之高生產(chǎn)力核心技術(shù)架構(gòu)已將網(wǎng)實(shí)系統(tǒng)(CPS)及智慧機(jī)器人、數(shù)位設(shè)計(jì)/模擬、人機(jī)協(xié)同、精密機(jī)械等，納入智慧制造應(yīng)用服務(wù)層；教育部也整合勞動(dòng)部、科技部、經(jīng)濟(jì)部意見(jiàn)，針對(duì)「工程智慧科技人才培育與產(chǎn)學(xué)連結(jié)策略」議題，提出該培育技術(shù)整合應(yīng)用的人才，以及讓「操作員」晉升為「控制者」及「管理者」的產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員。
擴(kuò)充人機(jī)協(xié)同應(yīng)用情境衍生智慧自動(dòng)化商機(jī)
其中，根據(jù)工研院IEK先前剖析臺(tái)灣智慧自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)迄今發(fā)展，可概分為3階段：生產(chǎn)力1.0資本密集產(chǎn)業(yè)(1982~1911)、2.0技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)(1991~2001)、3.0創(chuàng)新密集產(chǎn)業(yè)(2001 ~2011)，前兩階段人均產(chǎn)值分別成長(zhǎng)81%、60%；期望進(jìn)入生產(chǎn)力4.0前期(2011~2015)智慧密集產(chǎn)業(yè)后，能透過(guò)工業(yè)機(jī)器人整合智慧自動(dòng)化系統(tǒng)，為制造業(yè)提升生產(chǎn)效率/良率，增加產(chǎn)能及營(yíng)收；延長(zhǎng)高素質(zhì)人力的工作年齡，每人可教導(dǎo)多臺(tái)機(jī)器人，同時(shí)節(jié)約企業(yè)人力成本、解決未來(lái)勞動(dòng)力不足問(wèn)題。
智慧工廠也從傳統(tǒng)自動(dòng)化「以(機(jī)器)人換人」的概念，陸續(xù)從多機(jī)器人工作單元轉(zhuǎn)換為多機(jī)協(xié)調(diào)合作，到更智慧化的人機(jī)協(xié)同作業(yè)。讓人不再提供單純勞力，而是做為決策及管理者，執(zhí)行復(fù)雜及需要判斷的作業(yè)，達(dá)到即時(shí)彈性調(diào)整產(chǎn)線和優(yōu)化升級(jí)的目標(biāo)；機(jī)器人則可從事重覆精密動(dòng)作，再整合多軸關(guān)節(jié)、人機(jī)協(xié)同、3D視覺(jué)辨識(shí)、力量感知、順應(yīng)關(guān)節(jié)等多項(xiàng)控制技術(shù)，提升快速應(yīng)變和多方??溝通能力，貼近現(xiàn)今需求快速變動(dòng)的市場(chǎng)。
并為了因應(yīng)產(chǎn)品生命周期縮短、產(chǎn)線制程更換頻繁，技術(shù)需求更為智慧化，可選擇智慧上下料、智慧插件、智慧鎖固、智慧搬運(yùn)等技術(shù)發(fā)展。近年來(lái)經(jīng)濟(jì)部工業(yè)局推動(dòng)智慧自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也開(kāi)始重視創(chuàng)造應(yīng)用情境，透過(guò)選定重點(diǎn)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)，輔導(dǎo)業(yè)者建置智慧自動(dòng)化整線示范案例；并讓其他廠商親自參訪、觀摩現(xiàn)場(chǎng)并彼此交流，以擴(kuò)大成效，回頭改善工作環(huán)境、提升運(yùn)籌能量。
近期選擇示范觀摩的臺(tái)勵(lì)福公司主要生產(chǎn)CNC沖床、折床、雷射切割及復(fù)合加工機(jī)、旋臂鉆床等產(chǎn)品，為全球前10大鈑金工具機(jī)品牌廠商。于廠內(nèi)發(fā)表的「先進(jìn)復(fù)合化多用途鈑金加工解決方案」架構(gòu)，便由工研院負(fù)責(zé)系統(tǒng)整合、硬體設(shè)計(jì)，加入臺(tái)勵(lì)福提供設(shè)備及硬體制造，最終進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證。從CNC折床、雷射切割機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等單機(jī)智動(dòng)化作業(yè)開(kāi)始，到連結(jié)自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備上下料，進(jìn)行整線連結(jié)智動(dòng)化生產(chǎn)。
分別采用工研院開(kāi)發(fā)的20kg荷重等級(jí)6軸工業(yè)機(jī)器人、視覺(jué)定位技術(shù)與機(jī)構(gòu)，加上走行軸整合臺(tái)勵(lì)福折床，進(jìn)行鈑金件上下料及折彎制程；并由機(jī)械取拿手及其搭配之陣列式吸盤(pán)組與平整度感測(cè)器、厚度感測(cè)器，快速取放物料；通過(guò)平行移動(dòng)平臺(tái)，整合雷射切割復(fù)合機(jī)。
建議采取劃時(shí)代革新敉平臺(tái)灣機(jī)器人技術(shù)缺口
有別于日本FANUC以「漸進(jìn)式革新(incremental innovation)」為機(jī)器人發(fā)展主軸，長(zhǎng)年來(lái)以NC技術(shù)的知識(shí)為基礎(chǔ)，逐步累積產(chǎn)品改良所生的革新發(fā)展；至今仍以機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人的方式、CNC融合機(jī)能與視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用、撓性伺服夾爪開(kāi)發(fā)、綠色人機(jī)協(xié)同作業(yè)機(jī)器人等技術(shù)，持續(xù)為產(chǎn)品附加新功能的漸進(jìn)式革新，來(lái)拓展全球市占率。IEK建議臺(tái)灣廠商，在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)采取「劃時(shí)代革新」方式，朝特定需求方向推出新品或技術(shù)，突顯產(chǎn)品獨(dú)特性，競(jìng)爭(zhēng)力速度就會(huì)不斷提升。
而隨著相關(guān)硬體技術(shù)與系統(tǒng)整合能力漸趨完備，在技術(shù)處「高生產(chǎn)力核心技術(shù)架構(gòu)」下，也將體感與方位感測(cè)、感知與驅(qū)動(dòng)、力量與振動(dòng)感測(cè)、伺服驅(qū)動(dòng)與控制等元件，列入感知層所需元件。亦是臺(tái)灣研究法人機(jī)構(gòu)近年來(lái)，積極布局之手眼力機(jī)器人技術(shù)、產(chǎn)品和自動(dòng)化系統(tǒng)整合等服務(wù)。
依IEK指出，現(xiàn)今臺(tái)灣工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍有多處技術(shù)缺口亟須敉平，包括：設(shè)備與機(jī)器人整合服務(wù)上，控制器在通訊規(guī)格的支援度；關(guān)鍵零組件之諧波式減速機(jī)，仍有些許技術(shù)差距；多軸關(guān)節(jié)型機(jī)種面臨嚴(yán)酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，且未具量產(chǎn)的成本優(yōu)勢(shì)；控制器精度、訊號(hào)回授速度，影響同步控制極限；泛用型多軸多系統(tǒng)精密運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)中的臺(tái)制伺服馬達(dá)，無(wú)法支援國(guó)外控制器與高解析度編碼器；3D視覺(jué)定位模組及演算法，與手臂末端搭載的夾爪、治具、力量感測(cè)器等零組件搭配，將是影響機(jī)器人精度的關(guān)鍵。
工研院也為此，特別開(kāi)發(fā)出「MIO」系列智慧機(jī)器人，其中：M(Motion)系指快狠準(zhǔn)，能有效提升機(jī)器人快速取放時(shí)的精度、速度，并達(dá)到最佳化運(yùn)動(dòng)軌跡；I(Intelligence)則強(qiáng)調(diào)易用，使用者只須以順應(yīng)教導(dǎo)操作，省下編程耗費(fèi)的大量時(shí)間，搭配智慧感測(cè)視覺(jué)/力量功能、具備自我檢知能力，將可用于CPS模擬產(chǎn)線制造到實(shí)際生產(chǎn)流程，藉由已知機(jī)器人「絕對(duì)精度」，對(duì)應(yīng)周邊安裝的裝置與工件座標(biāo)，來(lái)確保虛→實(shí)整合效果；O(Orchestration)具備手眼力運(yùn)動(dòng)控制、協(xié)調(diào)特性，以及軟體加值平臺(tái)，相對(duì)降低了硬體成本。
目前自主開(kāi)發(fā)成功的MIO控制器，已可在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用機(jī)械臂模型建置/參數(shù)鑒別技術(shù)，識(shí)別復(fù)雜動(dòng)態(tài)效應(yīng)，以及振動(dòng)抑制補(bǔ)償技術(shù)，用于快速穩(wěn)定取放；采不同速度設(shè)定，讓轉(zhuǎn)角軌跡一致，在閃避固定障礙物的軌跡上調(diào)整速度，或調(diào)整固定轉(zhuǎn)角軌跡的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
同時(shí)提升機(jī)器人絕對(duì)精度，省去外加硬體成本，就能從遠(yuǎn)端提升整體機(jī)器人絕對(duì)精度，使6軸機(jī)種絕對(duì)定位精度達(dá)0.3mm之內(nèi)；以及無(wú)須額外力量感測(cè)器之順應(yīng)教導(dǎo)技術(shù)，可用于取放、涂裝及組裝應(yīng)用，進(jìn)行自我碰撞感知、環(huán)境沖擊停機(jī)保護(hù)機(jī)制等硬軟體設(shè)定。
其手眼協(xié)調(diào)能力，不僅可借機(jī)器人＋攝影機(jī)手眼校正、多角度視覺(jué)辨識(shí)與30Hz處理速度，達(dá)成快速取放工件需求；采用隨意堆疊工件上料整列技術(shù)，通過(guò)3D工件視覺(jué)姿態(tài)辨識(shí)技術(shù)，從彼此部份重疊的工件里，分辨出個(gè)別工件，以及視覺(jué)二次定位技術(shù)協(xié)助機(jī)器人，將工件轉(zhuǎn)換為整列后擺放的姿態(tài)。
