當(dāng)談到工業(yè)型機(jī)器人的時(shí)候，一般人的腦海中通常會(huì)浮現(xiàn)出一幅景象：「機(jī)器人又笨重又危險(xiǎn)，而且必須被關(guān)在安全屏障裡面。」這樣的狀況大家似乎習(xí)以為常，但是，隨著企業(yè)必須要面對員工成本升高、產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)化、生產(chǎn)交期縮短等營運(yùn)挑戰(zhàn)時(shí)，如何在有限的生產(chǎn)空間創(chuàng)造人機(jī)共存且更有效利用空間，將會(huì)是決定公司競爭力的關(guān)鍵點(diǎn)，這個(gè)考量尤其對空間有限的中小規(guī)模企業(yè)來說更顯重要。不過，看似天方夜譚的想法，拜科技演進(jìn)之賜，工業(yè)型機(jī)器人已可以朝不需要安全屏障的理想邁進(jìn)。
Universal Robots 技術(shù)長Esben stergaard曾經(jīng)表示：「次世代、新世代，或是工作好夥伴，隨便怎麼定義，機(jī)器人改革的風(fēng)潮預(yù)期將在製造業(yè)、倉儲(chǔ)業(yè)、材料處理業(yè)，以及全世界的供應(yīng)鏈中開始蔓延」。在此一趨勢引導(dǎo)下，我們將可以看到具有創(chuàng)新設(shè)計(jì)概念且可稱作「協(xié)作型機(jī)器人」的產(chǎn)品問世，這種類型的機(jī)器人可以直接在作業(yè)員身邊工作，而且在經(jīng)過完整的風(fēng)險(xiǎn)評估後，可以不需要安全屏障即可工作，「協(xié)作型機(jī)器人」不像傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人需要被隔絕在汽車廠玻璃窗之後，或被固定在其他大型組裝生產(chǎn)線上，這類機(jī)器人既輕巧又靈活，而且便於移動(dòng)與重新編程，此一特性除了可使產(chǎn)線得以應(yīng)付不斷更新的工作項(xiàng)目之外，還可以同時(shí)協(xié)助公司達(dá)到小批量短期生產(chǎn)時(shí)的目標(biāo)。
這類友善的機(jī)器人在設(shè)計(jì)上一般來說會(huì)以安全第一為優(yōu)先考量，「安全」兩字在社會(huì)議題討論時(shí)早已成為熱門關(guān)鍵字，並且常常是機(jī)器人研究開發(fā)實(shí)驗(yàn)室的主要開發(fā)目標(biāo)之一，為了達(dá)成人機(jī)一同工作的想法，新一代的工業(yè)機(jī)器人有著圓形接頭、反向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、力道感測器，以及材質(zhì)更加輕巧等特色。
在實(shí)際操作情況下，如果新型機(jī)器人碰觸到人時(shí)，內(nèi)建的力道控制器會(huì)限制接觸力道以防止造成傷害，並且謹(jǐn)守現(xiàn)行對於力道以及力矩上安全的訴求限制。在多數(shù)的應(yīng)用上，完善的安全規(guī)畫讓機(jī)器人在經(jīng)過完整的風(fēng)險(xiǎn)評估後，可以在沒有安全監(jiān)督的情況下自行運(yùn)作。
「協(xié)作型機(jī)器人」也不會(huì)因?yàn)槠潴w積小而降低其工作效率，以實(shí)際案例來說，洗髮精與護(hù)膚品的包裝流程中，人工處理的話每分鐘只能處理45瓶，但若有了機(jī)器人的協(xié)助，即可將效率提升至每分鐘70瓶，因?yàn)闄C(jī)器手臂在連續(xù)不中斷的情況下，每2.5秒就能從生產(chǎn)線上拿取3罐瓶子、固定好方向，並且放置在包裝機(jī)器中進(jìn)行後續(xù)作業(yè)。再以雞蛋分裝廠為例子，包裝線上的機(jī)器人能以每小時(shí)將15,000顆雞蛋裝箱的速度工作，同時(shí)也因?yàn)闄C(jī)器人的重量輕巧，所以廠商可以輕易地在裝配線之間移動(dòng)進(jìn)行配置調(diào)整，對於需要能夠處理四種不同大小雞蛋的廠商而言，這正是一臺(tái)能夠在狹小空間與員工一同工作的機(jī)器人才可實(shí)現(xiàn)。
接著若以採用工業(yè)機(jī)器人最多的汽車工業(yè)來說，依據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車產(chǎn)業(yè)佔(zhàn)工業(yè)機(jī)器人的銷售大約為65%。但是根據(jù)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)（Robotics Industries Association；RIA）的觀察，從安裝工業(yè)機(jī)器人到現(xiàn)在已開始獲利的公司僅僅約10%。數(shù)字之所以會(huì)這麼低，有三個(gè)主要的原因，同時(shí)也是「協(xié)作型機(jī)器人」所強(qiáng)調(diào)的關(guān)鍵：成本、友善的使用者經(jīng)驗(yàn)，以及應(yīng)用性。我們可以從經(jīng)濟(jì)層面以及一些實(shí)際案例來進(jìn)一步解釋新型機(jī)器人的優(yōu)勢。
成本
即使公司還能聘請工人，未來越趨複雜的產(chǎn)品將更加需要組裝時(shí)的適應(yīng)性、精確度，以及可靠性等人類難以達(dá)到的要求。根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)，機(jī)器人的成本相當(dāng)高。但是，協(xié)作型機(jī)器人僅是其四分之一的價(jià)格。再加上機(jī)器人帶給工作場所更快的周轉(zhuǎn)時(shí)間，機(jī)器人科技將會(huì)使得「企業(yè)外移」這個(gè)選項(xiàng)對企業(yè)不再具有絕對的吸引力。
傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人占整體系統(tǒng)資產(chǎn)成本的25%至30%。其餘成本來自於機(jī)器人相關(guān)的編程、設(shè)定，以及專用工作區(qū)等費(fèi)用。協(xié)作型機(jī)器人從開箱到運(yùn)作相當(dāng)迅速，有些個(gè)案甚至可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)即可完成安裝，這對時(shí)間成本管控來說絕對是一大優(yōu)勢。
友善的使用者經(jīng)驗(yàn)
新型機(jī)器人搭配平板電腦大小的操作裝置和友善的使用者介面，讓使用者可以直接在操作面板上指示機(jī)器手臂完成動(dòng)作，這就表示程式設(shè)定已經(jīng)不再需要請工程師協(xié)助，可大幅縮短整體工作流程與時(shí)間；此外，你甚至可以直接抓著機(jī)器人手臂來設(shè)定出想要的運(yùn)行路徑。而新型態(tài)的使用者介面兼容工業(yè)感測器和可程式邏輯控制器（Programmable Logic Controller；PLC），這也讓設(shè)定新工作項(xiàng)目時(shí)變得相當(dāng)簡單。以助聽器製造商的經(jīng)驗(yàn)來說，該產(chǎn)業(yè)對於新型合作機(jī)器人直覺式的使用者體驗(yàn)和精確度印象深刻，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的公司都需要一臺(tái)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且靈活度高的機(jī)器人，同時(shí)，在醫(yī)學(xué)工程不斷進(jìn)步的情形下生產(chǎn)流程需要能靈活調(diào)整，甚至要能夠應(yīng)付助聽器小批量的特殊規(guī)格生產(chǎn)需求才行。
應(yīng)用性
新型機(jī)器人強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)機(jī)器人所沒有的應(yīng)用性以及輕巧性，許多小型零件也越來越精細(xì)，往往只有毫米大小而已。小型零件製造商都在找尋能將小零件吸出模具的解決方案，因?yàn)橐匀斯な謩?dòng)操作幾乎不可能，而對於只能平行或垂直移動(dòng)的傳統(tǒng)機(jī)器人來說更是難以達(dá)成。
如之前所提到的助聽器工廠案例中，他們?yōu)樾鹿ぷ骷茉O(shè)協(xié)作型機(jī)器人的時(shí)間僅花不到一天就完成。機(jī)器人被牢固的安裝在注模成型機(jī)後，即可以自行使用特別設(shè)計(jì)的真空系統(tǒng)吸出塑膠元件，同時(shí)其他更複雜的模組元件則由氣動(dòng)爪取出。加上本身具備六軸活動(dòng)功能，新機(jī)器人具有相當(dāng)優(yōu)越的機(jī)動(dòng)性以及能夠藉由旋轉(zhuǎn)和傾斜將模組內(nèi)的零件快速取出。整個(gè)機(jī)器人的操作約4到7秒鐘為一個(gè)循環(huán)，視生產(chǎn)規(guī)模以及零件大小不一。而最令人在意的投資回收期也因?yàn)樯a(chǎn)流程最佳化的結(jié)果，最後僅需60天即回收成本。
除了可以提升效率，安裝新型機(jī)器人能夠避免員工執(zhí)行一些重複性的工作，進(jìn)而轉(zhuǎn)向其他更專業(yè)的任務(wù)。而且在工廠已經(jīng)沒有空間專門設(shè)置工業(yè)機(jī)器人時(shí)，一臺(tái)不佔(zhàn)空間的機(jī)器人可以大幅簡化設(shè)置難度與降低成本。
結(jié)論
經(jīng)過以上實(shí)際案例的解說，我們可以了解到當(dāng)機(jī)器人與人類共同合作的需求出現(xiàn)後，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人特色就必須進(jìn)化到近期的階段：「從固定安裝位置到能夠重新配置；從周而復(fù)始的重複性工作到時(shí)常變換工作；從斷斷續(xù)續(xù)到持續(xù)連貫；從空間切割到空間共享；從好幾年才能回收成本到近乎立即就有投資回收效益。」不久的將來就能看到更多機(jī)器人在新興領(lǐng)域的表現(xiàn)，改變我們的工作方式以及與科技的互動(dòng)。
<本文作者目前於Universal Robots公司任職亞太區(qū)業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理>
