根據工研院IEK最新統計2015年全球服務型機器人應用現況中，專業用途機器人（Professionalusagerobots）台數成長率達25%（約4萬1,060台）、金額成長14%（約46億美元），而用於製造業、物流業、批發零售業的物流機器人（logisticsystems）含無人搬運車（AGV）約成長50%。

但有別於一般物流服務業搭載LiDAR-based，並建構環境地圖（SLAM）定位的無軌導引方式，特別是在要求精準定位、人機協作的工業機器人領域，由於最終要求確認X-Y-θ定位時，恐無磁條AGV搭載雷達導引的公差過大，在廠內安全性及精度不佳；或須與機器直接接觸，允許公差在mm之內者，僅靠演算法仍有意外碰撞之虞，因此工廠還是傾向設置磁條來導引定位，同時要求符合IEC-61496規範，以確保AGV一旦脫離固定軌道、遭遇障礙物時，可即時減速或中止。

再且近年來「自主移動型機器人（Mobile robots）」蔚為風潮，可在工業4.0時代快速回應大批量客製化趨勢，自動化生產線必須更靈活、彈性，以節約人力，並提升安全性及生產力，可望為周邊感測元件、核心驅動模組製造廠商，與系統整合業者帶來龐大商機。

工研院攜手9大廠商　發表行動式機器人解決方案

過去工研院機械所曾在2005~2011年間便率先投入台灣服務型機器人產業，曾開發出20餘款服務型機器人，卻因為少了相關軟體及派車系統服務，使得單機成果始終無法擴散；另外近年來因為Pepper崛起，與電控、機械、AI、辨識軟體技術逐漸到位，決定再度投入服務型機器人領域。

圖1 : 有別於一般物流服務業搭載LiDAR-based，並建構環境地圖（SLAM）定位的無軌導引方式，特別是在要求精準定位、人機協作的的工業機器人領域，工廠還是傾向設置磁條來導引定位。（source：www.cc.gatech.edu）

在2017年與「台北國際物流暨物聯網展」同期舉辦的「2017台灣機器人與智慧自動化展」中，工研院機械所攜手9大廠商展出11項機器人關鍵技術，包括自主移動式機器人、方便快速組合的驅控整合關節模組、物流倉儲的好幫手棋盤格式AGV派車系統等，期待透過快速拼圖加速研發及成果產業化，力求技術複製與擴散，與台灣廠商並肩邁向全新智慧製造時代。

其中，可結合移動性、感知、操縱和人機交互功能，由工研院機械所自主研發的「自主移動式機器人」MAR Q比強調具備高自由度手臂及夾爪，可荷重3公斤；並具有垂直升降軀幹，工作範圍達140cm、最高移動速度達0.6m/s，適用於採摘農產品、室內環境探勘與作業、賣場巡補貨、後勤倉庫撿貨與運送、廠房巡檢與機台操作等輕工業所需。

工研院機械所經理張彥中進一步分享去年開發過程中，因為HTC VIVE引領潮流，而率先引進「互動網真機器人」概念，將之佈署於工研院展示場，讓使用者可在近端辦公室，透過虛擬實境（VR）頭盔與電腦操作機器人，建立與機器一致的3D立體視覺；機器人也會隨著頭盔移動，使用者可藉此得到身歷其境感受，進而衍生出遠端教學、巡檢及進入危險環境等應用。尤其移動式機器人到達廠內工作站後，若無其他站點須要作業，即可執行取放操作。有別於傳統每個工作站都須要設置機器人時，稼動率過低；反之，若單部機器人只在需要時，到達指定站點工作，就能提升機器人稼動率、降低採購成本。

圖2 : 工研院技術移轉與授權榮興工業開發兩款AGV車型，後續成立專業AGV生產公司，開創自主AGV新產業；並持續合作進行棋盤格式派車系統開發，並擬以租代買的破壞式創新的行銷策略，進攻國際市場。（攝影╱陳念舜）

2017年在會場展示的MAR Q比機器人，上半身採用垂直升降400mm設計，即為了滿足賣場取放料件溫度過高問題；且相容於多種ROS軟體模組，確保開發及方便擴充應用。預估到了年底技術會更成熟，移動平台更快；加上sensor模組化，方便讓User開發，2018年也會尋求DC電源的機器人供應商合作，並採用台製Smart Motor，逐步提升國產化比例達100%。

但他也坦言，目前該機器人距離商品化還有一段距離，主因即在於數位影音單/雙向傳輸仍偶有不順、控制動作平滑度還會延遲500ms~1s，不符遠端操作要求，須與資通訊業者合作處理。未來若投入服務型機器人開發，建議朝高附加價值服務應用發展，除了工研院可與業者合作，協助開發共通機器人開發平台；至於機器人智慧行為能力開發，有賴於學界專家協助突破，可基於MAR系列機器人作為開發平台；機器人應用服務系統則須業界Master、Service Provider主導開發。張彥中總結，因服務型機器人應用領域廣泛，目前尚無四大家族壟斷，未來仍有龐大市場商機。

開發自主無人搬運車　工研院掌握核心及服務能力

此外，工研院機械所經理韓孟儒指出，該所早在5年前基於高齡少子化社會來臨、老師傅後繼無人，而積極投入開發AGV，加速將人力揀料與配送、搬運/上下料作業改為自動化運送，但直到近兩年來工業4.0話題興起，補足上下游產業缺口，才逐漸為人重視。其關鍵技術約可分為：無人搬運車多車系統物料自動配送技術、自動搬運/上下料，以及無軌式控制與導引技術。

他進一步分析無人搬運車的核心技術組成架構，由上到下依序為生產管理、派車系統、整機開發、關鍵模組。通常是中大型設備業者或工廠內部，都會有此生產管理系統，負責讀取產線生產管理ERP、分配製造程序。若須透過AGV，則會輸入派車UI系統,，考量多車及稼動率，而與多車通過多車通訊協議，再輸入路徑規劃和動作指令，避免碰撞。

目前工研院開發出來的AGV多車派車系統軟體，可支援1,000節點，提供使用者自行設計的UI介面；並與工業4.0接軌，提供通訊協議設計、交通管理法則分析和派車/交通法則模擬器，讓使用者在尚未進入廠房、倉庫前，即可針對產線和廠房實際佈署，得知需用AGV數量、可達成效率，並顯示運作實況。

圖3 : MAR Q比機器人的上半身採用垂直升降400mm設計，即為了滿足賣場取放料件溫度過高問題；且相容於多種ROS軟體模組，確保開發及方便擴充應用。（攝影╱陳念舜）

至於整機和關鍵模組這兩年始陸續有台廠加入開發，卻仍須解決與國外品牌不同的難題，如克服中小企業為台灣產業主體，但長期遭遇資金不足，廠房高溫、地面油污、起伏等問題，即便有許多設備和導引技術已在國際上廣為使用，仍無法在建廠之初即先規劃自動化產線導入，還須大幅提高客製化程度。包括可適應地面起伏、抓地力佳的驅動模組與強健避震系統設計、客製化輪胎；再結合大範圍磁感測模組、雙核心控制器的高運算能力，降低AGV運行所需迴轉半徑達30cm，提升場域適應能力。加上雙向運行整機與模組化派車系統，加快自動運載場域建置時間。

韓孟儒表示，過去2年來工研院應用成果以磁軌式居多，以解決不同產業的AGV搬運問題與需求。包括開發高荷重牽引式AGV，以解決地面不平、油污與高荷重搬運等問題，用於螺絲扣件業運行，以解決螺絲產業搬運的共通性問題。並配合馬達廠智慧生產線，首創1噸以上高荷重、可自動充電、原地迴轉型的雙向導引AGV；且整合ERP、MES開發智慧多車管理系統軟體，同時指派4車運行，以提升運輸效率和降低重機具運輸的風險。甚至已可跨入生技業無塵室，符合高潔淨等級（Class 10,000）運載能力，並提升業者組裝及運輸綜效產能達一倍以上。

工研院並進而將技術移轉與授權榮興工業開發兩款AGV車型，後續成立專業AGV生產公司（榮興自動化科技、ROSATI），開創自主AGV新產業；並持續合作進行棋盤格式派車系統開發，使軌道可以弧線與直角並行，對空間做最有效利用，為業界磁軌式唯一，並擬以租代買的破壞式創新的行銷策略，進攻國際市場。同時輔導台灣電動物料搬運設備龍頭廠商恆智重機，將電動拖板車與堆高機產品升級至具自動導引功能，開發出台灣首備貨叉型AGV。

韓孟儒表示，AGV最早係由汽車製造業導入，隨著中國大陸汽車產銷總量躍升全球之冠後，帶動無人搬運車需求；再加上工資成本劇增及勞動力短缺等問題、工業4.0促進倉儲自動化，使得物料搬運自動化市場需求大幅成長。工研院現已逐步突破AGV關鍵模組、整機與智慧後端多車管理系統的技術瓶頸，可對準中小企業自動化需求，開發客製化關鍵模組與系統。面臨新興產業應用的需求動能，透過台灣自主化的無人搬運車技術發展，預期可在物流自動化產業供應鏈中，提供業者所需無人搬運車關鍵技術與模組。

值得一提的是，目前工研院雖將大部份時間用於開發出多款磁導引式AGV，且自去年起也開始投入開發無軌式AGV，預計在今年底Q4即可產生雛型。韓孟儒表示，相較於現行無軌式AGV技術，美國Adept雖是首先走出實驗室的產品，接下來奧地利incubedIT、德國KUKA陸續推出相關機種，但大部份主導引感測器皆採取雷射測距儀，且受到建立環境地圖的定位技術影響，誤差可能高達±30~50mm。

然而，對於自動化系統而言，必須實際上達到+/-10mm，才能符合對位及自動上下料需求，也是未來工研院機械所開發重點，並以把手操控AGV，以30cm/s的移動速度即時建立環境地圖，以搭配雷射導航AGV，規劃點對點路徑。但受限於感測器定位精度有別，現在盼加入置於牆面或地板的磁性指標定位，外掛3D感測元件定位；未來還考慮加入VR，建立即時3D空間彩色點雲地圖。

**刊頭圖（source：rhenus）