當機器人逐步成為智慧自動化核心要素之一，其與人類社會關(guān)聯(lián)性也越來越緊密，如何能用來解決高齡少子化缺工問題的推力，又避免衝擊目前就業(yè)人口的拉力？將是機器人產(chǎn)業(yè)維持成長的關(guān)鍵。如推進大陸在2013年成為全球最大工業(yè)機器人消費市場的主要動力之一，便是源自於當?shù)貒乐氐娜惫ぜ肮べY上漲問題，進而提升製造業(yè)價值鏈。
臺灣即將擴大推動的1+8年「生產(chǎn)力4.0計畫」，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。最終能以智慧機器人取代生產(chǎn)製造，而高素質(zhì)人力則用來操作智慧工廠，實質(zhì)提升人均生產(chǎn)力，擺脫薪資停滯痼疾。目標希望能在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)濟部技術(shù)處針對「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)實系統(tǒng)(CPS)及智慧機器人、數(shù)位設(shè)計/模擬、人機協(xié)同、精密機械等，納入智慧製造應(yīng)用服務(wù)層；教育部也整合勞動部、科技部、經(jīng)濟部意見，針對「工程智慧科技人才培育與產(chǎn)學連結(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。
擴充人機協(xié)同應(yīng)用情境 衍生智慧自動化商機
其中，根據(jù)工研院IEK先前剖析臺灣智慧自動化產(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81%、60%；期望進入生產(chǎn)力4.0前期(2011~2015)智慧密集產(chǎn)業(yè)後，能透過工業(yè)機器人整合智慧自動化系統(tǒng)，為製造業(yè)提升生產(chǎn)效率/良率，增加產(chǎn)能及營收；延長高素質(zhì)人力的工作年齡，每人可教導多臺機器人，同時節(jié)約企業(yè)人力成本、解決未來勞動力不足問題。
智慧工廠也從傳統(tǒng)自動化「以(機器)人換人」的概念，陸續(xù)從多機器人工作單元轉(zhuǎn)換為多機協(xié)調(diào)合作，到更智慧化的人機協(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)行複雜及需要判斷的作業(yè)，達到即時彈性調(diào)整產(chǎn)線和優(yōu)化升級的目標；機器人則可從事重覆精密動作，再整合多軸關(guān)節(jié)、人機協(xié)同、3D視覺辨識、力量感知、順應(yīng)關(guān)節(jié)等多項控制技術(shù)，提升快速應(yīng)變和多方溝通能力，貼近現(xiàn)今需求快速變動的市場。
並為了因應(yīng)產(chǎn)品生命週期縮短、產(chǎn)線製程更換頻繁，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、智慧搬運等技術(shù)發(fā)展。近年來經(jīng)濟部工業(yè)局推動智慧自動化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也開始重視創(chuàng)造應(yīng)用情境，透過選定重點領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)，輔導業(yè)者建置智慧自動化整線示範案例；並讓其他廠商親自參訪、觀摩現(xiàn)場並彼此交流，以擴大成效，回頭改善工作環(huán)境、提升運籌能量。
近期選擇示範觀摩的臺勵福公司主要生產(chǎn)CNC沖床、折床、雷射切割及複合加工機、旋臂鑽床等產(chǎn)品，為全球前10大鈑金工具機品牌廠商。於廠內(nèi)發(fā)表的「先進複合化多用途鈑金加工解決方案」架構(gòu)，便由工研院負責系統(tǒng)整合、硬體設(shè)計，加入臺勵福提供設(shè)備及硬體製造，最終進行系統(tǒng)驗證。從CNC折床、雷射切割機、工業(yè)機器人等單機智動化作業(yè)開始，到連結(jié)自動倉儲設(shè)備上下料，進行整線連結(jié)智動化生產(chǎn)。
分別採用工研院開發(fā)的20kg荷重等級6軸工業(yè)機器人、視覺定位技術(shù)與機構(gòu)，加上走行軸整合臺勵福折床，進行鈑金件上下料及折彎製程；並由機械取拿手及其搭配之陣列式吸盤組與平整度感測器、厚度感測器，快速取放物料；通過平行移動平臺，整合雷射切割複合機。
建議採取劃時代革新 敉平臺灣機器人技術(shù)缺口
有別於日本FANUC以「漸進式革新(incremental innovation)」為機器人發(fā)展主軸，長年來以NC技術(shù)的知識為基礎(chǔ)，逐步累積產(chǎn)品改良所生的革新發(fā)展；至今仍以機器人生產(chǎn)機器人的方式、CNC融合機能與視覺技術(shù)應(yīng)用、撓性伺服夾爪開發(fā)、綠色人機協(xié)同作業(yè)機器人等技術(shù)，持續(xù)為產(chǎn)品附加新功能的漸進式革新，來拓展全球市占率。IEK建議臺灣廠商，在工業(yè)機器人應(yīng)採取「劃時代革新」方式，朝特定需求方向推出新品或技術(shù)，突顯產(chǎn)品獨特性，競爭力速度就會不斷提升。
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、感知與驅(qū)動、力量與振動感測、伺服驅(qū)動與控制等元件，列入感知層所需元件。亦是臺灣研究法人機構(gòu)近年來，積極佈局之手眼力機器人技術(shù)、產(chǎn)品和自動化系統(tǒng)整合等服務(wù)。
依IEK指出，現(xiàn)今臺灣工業(yè)機器人產(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，仍有些許技術(shù)差距；多軸關(guān)節(jié)型機種面臨嚴酷的市場競爭，且未具量產(chǎn)的成本優(yōu)勢；控制器精度、訊號迴授速度，影響同步控制極限；泛用型多軸多系統(tǒng)精密運動控制平臺中的臺製伺服馬達，無法支援國外控制器與高解析度編碼器；3D視覺定位模組及演算法，與手臂末端搭載的夾爪、治具、力量感測器等零組件搭配，將是影響機器人精度的關(guān)鍵。
工研院也為此，特別開發(fā)出「M.I.O.」系列智慧機器人，其中：M(Motion)係指快狠準，能有效提升機器人快速取放時的精度、速度，並達到最佳化運動軌跡；I(Intelligence)則強調(diào)易用，使用者只須以順應(yīng)教導操作，省下編程耗費的大量時間，搭配智慧感測視覺/力量功能、具備自我檢知能力，將可用於CPS模擬產(chǎn)線製造到實際生產(chǎn)流程，藉由已知機器人「絕對精度」，對應(yīng)周邊安裝的裝置與工件座標，來確保虛→實整合效果；O(Orchestration)具備手眼力運動控制、協(xié)調(diào)特性，以及軟體加值平臺，相對降低了硬體成本。
目前自主開發(fā)成功的MIO控制器，已可在高速運動時，利用機械臂模型建置/參數(shù)鑑別技術(shù)，識別複雜動態(tài)效應(yīng)，以及振動抑制補償技術(shù)，用於快速穩(wěn)定取放；採不同速度設(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)角軌跡的運動時間。
同時提升機器人絕對精度，省去外加硬體成本，就能從遠端提升整體機器人絕對精度，使6軸機種絕對定位精度達0.3mm之內(nèi)；以及無須額外力量感測器之順應(yīng)教導技術(shù)，可用於取放、塗裝及組裝應(yīng)用，進行自我碰撞感知、環(huán)境衝擊停機保護機制等硬軟體設(shè)定。
其手眼協(xié)調(diào)能力，不僅可藉機器人＋攝影機手眼校正、多角度視覺辨識與30Hz處理速度，達成快速取放工件需求；採用隨意堆疊工件上料整列技術(shù)，通過3D工件視覺姿態(tài)辨識技術(shù)，從彼此部份重疊的工件裡，分辨出個別工件，以及視覺二次定位技術(shù)協(xié)助機器人，將工件轉(zhuǎn)換為整列後擺放的姿態(tài)。
