在今年全台湾最大工业科技盛会「Intelligent Asia 2024」落幕後,虽然成功延续近年来人工智慧话题,遗憾的却是「遥知兄弟登高处,遍??茱萸少一人」。不仅少了原先传出将旋风访台的NVIDIA执行长黄仁勋,还未见如同期已在对岸卷起的AI人形机器人热潮。
伴随着人工智慧(AI)技术持续生成演进,本届Intelligent Asia展览以「AI in IA」为主轴,并於其中「台北国际自动化工业大展」、「台湾机器人与智慧自动化展」两大展区聚焦AI技术将如何革新智造产业链,提升竞争力,吸引全球科技制造业领导品牌与专家齐聚。
尽管NVIDIA执行长黄仁勋最终未如传言般来台叁展,但观察4天展会期间由他掀起的AI机器人(Robot)风气可谓无所不在。随着AI机器人市场正快速成长,根据Global Information的市调显示,预计到2028年将以29.9%的复合年成长率成长至443亿美元。
如台湾智慧自动化与机器人协会(TAIROS)理事长丝国一也在开幕时强调:「智慧制造与机器人是AI落地的关键!估计到了2029年,这些应用每年将会成长18%,衍生高达60亿美元的产值!」
包含工业机器人大厂FANUC、KUKA、YASKAWA(安川电机);协作机器人如优傲(UR)、达明;以及上游工业电脑,如研华、华硕、凌华、新汉、友通;下游AI应用与系统整合,如台达电、广运、西门子、所罗门等,共1,200家厂商使用近4,500个摊位。重点展示AI将如何在制造业中应用具备数据分析和自主学习能力的工厂设备与机器人,驱动机器人与智慧制造,提升产业链效率与竞争力。
同期也举行「AI智造国际论坛」、「台德智慧机械论坛」、「Gen AI智慧制造交流研讨会」等专业活动及多场「新产品与技术发表会」,深入探讨AI可在智动化浪潮里应用、国内外市场情势及未来发展。
基於现今产业面临激烈国际竞争,唯有透过产学研紧密合作,发挥学界丰沛的创新研发能量,将学界研发成果导入产业应用,同时培育高阶科研人才,以提高业界的自主研发能量,藉此带动百工百业发展。
国科会同期也设置了「国科会智慧机械科技创新馆」,展出规划推动的5项智慧机械相关专案计画,包含:智慧微尘感测器技术研发、人机协作机器人技术开发与系统整合、虚实加工技术开发与智能化系统整合、次世代智慧制造关键技术研发与发展智慧制造及半导体先进制程资安实测场域等,共22个计画团队之亮点成果。
藉此勾勒出智慧机械产业上、中、下游技术脉络,加速将学界研发成果推广至产业应用,提升业界自主研发能量;共同建构智慧机械创新生态圈,促进产业升级转型,提升国家竞争力。
![图一 : 国科会同期也设置了「国科会智慧机械科技创新馆」,勾勒出智慧机械产业上、中、下游技术脉络,加速将学界研发成果推广至产业应用。(source:国科会)](/art/2024/08/281419072400/p1S.JPG)
图一 : 国科会同期也设置了「国科会智慧机械科技创新馆」,勾勒出智慧机械产业上、中、下游技术脉络,加速将学界研发成果推广至产业应用。(source:国科会) |
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工研院演示仿人协作机器人 成功技转手工具AI组装应用
此外,为协助台湾制造业加速转型升级,推动低碳制造,经济部技术司近4年也透过科技专案,研发机器人关键技术,将AI结合机器人控制协作、模拟感知及整合多元加工制造经验,协助台湾传产百工百业升级转型为智慧制造,未来更可??广泛应用於服务业领域,为日常生活带来更多便利和创新。
由工研院展出的「高拟真仿人类双手协作机器人」与欧盟指标科研计画Horizon Europe合作开发,即强调能以AI演算法辨识工件样式,经过喂入10万张标记过的照片至模拟器平台进行训练,立即配对自动生成组装程序。
接下来「只须花10分钟让机器人模仿板手组装技师双手灵活的动作,就可以学好一种组装方式。」至今已能组装完成超过120种大小样式不同的手工具,逼近整体手工具类型的8成左右,并藉此提高生产效率、节省约50%的治具成本,成为AI人形机器人发展的重要关键。
进而针对台湾需要弹性智慧组装的业者需求,快速客制化提高产业竞争力,维持台湾手工具产业全球领先的地位。目前工研院已与手工具界的隐形冠军英发企业合作,可有效提高手工具组装生产效率。
工研院机械与机电系统研究所??所长杨秉祥透露:「这套解决方案将英发原先的4道工序缩减为一道、产线人员则可从4人减至负责补料的2人即可。」因为手工具有多样、细小等特性,未来要拓展至PCB、物流等领域都相对容易。
![图二 : 由工研院展出的「高拟真仿人类双手协作机器人」与欧盟指标科研计画Horizon Europe合作开发,至今已能组装完成超过120种大小样式不同的手工具。(摄影:陈念舜)](/art/2024/08/281419072400/p2S.JPG)
图二 : 由工研院展出的「高拟真仿人类双手协作机器人」与欧盟指标科研计画Horizon Europe合作开发,至今已能组装完成超过120种大小样式不同的手工具。(摄影:陈念舜) |
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PMC率先推出移动双臂机器人 快速弹性部署产线
另为因应现今产品不断推陈出新,压缩上市时间,又必须同时满足多样少量、大批量客制化等各种市场需求,具备高应用弹性与附加价值的高速轻量化工业机器人(SCARA、Delta)已成为需求重点,甚至衍生出人机协作型、自主移动型机器人(AMR)。
由於双臂机器人具备双臂协同作业的特性,高协调性和手臂的冗馀度(redundant)能让双手弹性进行各种灵巧作业,减少多面组装所需的夹治具,有效减省换线生产所需的时间及成本;与人在同一空间协调作业,也有效节省工作空间,适合少量多样弹性规划的生产线。
精密机械研发中心(PMC)则在2011年开始着手开发工业协作化双臂机器人,兼具速度、精度,且可以提供数种安全机制与更友善的操作方式,来提升人机生产效率。从高速数位通讯机器人控制器发展,逐步迈向全软体控制器时代,即双臂机器人除了基本功能外,还支援外部讯号动态追踪、多机种偕同控制及CAD BASED等进阶功能。
![图三 : 精密机械研发中心(PMC)在2011年开始着手开发工业协作化双臂机器人,兼具速度、精度(摄影:陈念舜)](/art/2024/08/281419072400/p3S.JPG)
图三 : 精密机械研发中心(PMC)在2011年开始着手开发工业协作化双臂机器人,兼具速度、精度(摄影:陈念舜) |
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到了今年更进一步推出了「移动型协作双臂机器人」迈向智慧工厂大跃进,突破传统工厂对於人机协作的空间限制。采用PMC多轴同步控制技术,整合双臂、腰部轴和移动平台3大模组,得以自适应调整机器人重心;并结合全向轮移动载具的自主移动能力,搭载多特徵空间识别和光觉辅助感测技术,能利用Laser SLAM(Simultaneous Localization & Mapping)功能进行路线导航、精确定位并安全移动,毋须人力配合就能自由穿梭於工厂各个角落。
因此将大幅节省人力搬运及换线时间,无论是CNC上下料、人机协同组装或是机对机协同移载作业都游刃有馀,可弹性适应不同操作环境,而非重复性的例行动作,实现高灵活产线部署、安全与弹性生产。
![图四 : 精密机械研发中心(PMC)到了今年更进一步推出了「移动型协作双臂机器人,突破传统工厂对於人机协作的空间限制。(摄影:陈念舜)](/art/2024/08/281419072400/p4S.JPG)
图四 : 精密机械研发中心(PMC)到了今年更进一步推出了「移动型协作双臂机器人,突破传统工厂对於人机协作的空间限制。(摄影:陈念舜) |
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人形机器人发展症结 应用场景不明、成本高昂
相较於今年8月先後在上海举行的世界机器人大会、AI大会现场集结有18金刚人形机器人,总计超过27款人形机器人倾巢而出。台湾或许因为曾经历早年展会从服务型机器人退守工业机器人发展的惨痛经验,至今还是较倾向欧美日各国以AI人形机器人来取代汽车制造、仓储物流等3k工作的保守思维,两岸场景落差甚大,症结就出在应用场景不明、成本高昂两点。
如依工研院产科国际所经理黄仲宏就曾在受访时表示,一台170公分的人形机器人,成本至少高达新台币4、500万元,但在目前谈论的工厂、物流业等环境相对单纯的「结构化」场景中,既有的单臂工业机器人、自主移动机器人(AMR),甚至是「半人形」的双手协作机器人早就堪用;对於台厂供应链而言,若将之回复为整合前的单机结构,任一环节都早有成熟商机。
首次以全系列协作机器人叁展的日本机器人大厂发那科(Fanuc),更强调不叁与人形机器人市场。台湾发那科机器人营业部经理陈孟弘认为:「以技术上来说,要从传统单臂机器人型态马上跨足到双臂,甚至结合双足的难度有点高,很难一下子跳到实用阶段;还要考量到安全性问题,现阶段起比起人形机器人,发那科认为协作机器人包括实用性、可靠性、安全性,在市场接受度更高。」
因此或许忽略了如同近年来自传统专业领域为主的监别式AI,过了2023年开始朝向通用型AI发展的轨迹,应该慎思AI机器人该如何才能接手多元化任务,创新应用加值!未来无论是只前进一步的双臂固定式或移动型协作机器人能否成功,至少已看见执行多元任务的可能性!
结语
回顾1961年全世界首台工业型机器人Unimation问世迄今,当时主要用来取代人力进行高重覆性、污染及高危险性的3k自动化作业,包含焊接、搬运、上下料及简单的组装工作。但随着业界研发与生产技术进展,3C电子、3品(食品、药品、化妆品)等代工产业不断推陈出新,压缩上市时间,又必须同时满足多样少量、大批量客制化等各种市场需求。
反观在NVIDIA、Tesla跨国科企巨头引领下,人形机器人成为当前全球市场热点。大陆也在政府政策和市场资本等多重因素催化下,其人形机器人产业可??迎来爆发式增长。根据预测,2024年大陆人形机器人的市场规模约人民币27.6亿元,但到2029年将可达750亿元。
当台湾厂商竞相展示新品与抢单之际,陆系品牌大厂的两款人型机器人已领先TSLA人形机器人Optimus对外销售时间从明年推迟到2026年,正迅速步入上市销售阶段。智元销售负责人姜青松表示,该公司将於今年底前交付200台双足人形机器人和100台轮式机器人。
智元还把人形机器人拆开卖,新发布的1.3公尺人形机器人灵犀X1并不卖整机,而是开源硬体的设计图纸、软体框架、中间件源码、基础的运控演算法等,搭配销售成套的关节马达力控感测器、手部夹具等,首批售价3.3万人民币。
在台湾如目前外界对所罗门的关注主要聚焦在机器人应用上,但所罗门在过去10年中不断深化其AI视觉研发能力,早已扩展其产品范围至机器人应用之外,合作的客户从制造业、电子业,再到科技与时尚圈,欧美品牌包括Meta、Alcon、3M、美超微、香奈儿、FedEX、Dell等,亚洲则有LG、Castify、Toyota等。
除了将视觉应用外作为独立提供产品,所罗门更提供完整的AI视觉应用开发平台,让客户能够针对自己所需的场景迅速开发客制化解决方案,整合不同的机器人品牌、PLC、2D和3D相机、摄影机、AMR,甚至无人机等硬体。「让使用者可以利用这些软硬体整合功能快速定制其任务,无需编写程式语言。」
所罗门公司董事长陈政隆表示:「在与数百家国内外客户讨论过程中,我们了解到在客户现场部署AI时,开发客制化AI应用所需的时间和资源通常远比客户预期的多,很多时候效果不隹导致无法落地。」该公司AI视觉开发平台已整合并优化许多不同的AI先进算法,让用户使用较少量的图像样本学习,即可训练出高辨识率的AI模型,适用於多元化的视觉应用。」
![图五 : 所罗门公司董事长陈政隆点出未来人形机器人发展,将系於3大关键:机构成熟性、售价亲民、多元AI算法。(摄影:陈念舜)](/art/2024/08/281419072400/p5S.JPG)
图五 : 所罗门公司董事长陈政隆点出未来人形机器人发展,将系於3大关键:机构成熟性、售价亲民、多元AI算法。(摄影:陈念舜) |
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所罗门视觉事业处协理李隹运认为,所谓的「即学即用,快速落地」,系指过往AI辨识须经历大量的学习、人力标注过程太过冗长。所罗门则致力於以少量的AI样本,帮助客户直接导入生产,提升整体效益;在几百种品项的状况训练下,也能快速学习,因此引起微软、Google等国际大厂在智慧零售方面的兴趣。
例如针对瑕疵样本稀少的应用行业如半导体,所罗门近期也开发了以生成式AI「模拟仿真」瑕疵的功能,以确保有足够的多样性样本用於建立高识别率AI模型,同时也包含传统AOI功能,更方便精确的定位和量测瑕疵大小。Solvision瑕疵检测功能也可轻松搭配机械人检测非平面的大型物件,例如马达或伺服器,仅需设定机器人须拍照检验的瑕疵3D位置,即可快速算出并执行最隹检测路径。
陈政隆也在展期最後一天举行的「Gen AI智慧制造交流研讨会」上,点出未来人形机器人发展,将系於3大关键:1.机构成熟性,估计机器人身上40轴以上关节都要能够快速、灵活运行;2.售价亲民,也是他最为乐观的项目,尤其在大陆厂商高度竞争下,估计很快就会出现如电动车、协作型机器人、机器狗的降价模式;3.多元AI算法(Generative AI + Reinforcement Learning + lmitation Learning),缩短训练时间,还要能举一反三!