當機器人逐步成為智慧自動化核心要素之一，其與人類社會關聯性也越來越緊密，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人口的拉力？將是機器人產業維持成長的關鍵。如推進大陸在2013年成為全球最大工業機器人消費市場的主要動力之一，便是源自於當地嚴重的缺工及工資上漲問題，進而提升製造業價值鏈。

圖一

台灣即將擴大推動的1+8年「生產力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製造，而高素質人力則用來操作智慧工廠，實質提升人均生產力，擺脫薪資停滯痼疾。目標希望能在10年內，讓員工「321翻轉成為123」，從現行「3人領2分薪水，完成1分產能 」，變成「1人完成2倍高值化產能、領3分薪水」。

除了經濟部技術處針對「生產力4.0核心技術研發策略」議題，所提出之高生產力核心技術架構已將網實系統(CPS)及智慧機器人、數位設計/模擬、人機協同、精密機械等，納入智慧製造應用服務層；教育部也整合勞動部、科技部、經濟部意見，針對「工程智慧科技人才培育與產學連結策略」議題，提出該培育技術整合應用的人才，以及讓「操作員」晉升為「控制者」及「管理者」的產業從業人員。

擴充人機協同應用情境　衍生智慧自動化商機

其中，根據工研院IEK先前剖析台灣智慧自動化產業迄今發展，可概分為3階段：生產力1.0資本密集產業(1982~1911)、2.0技術密集產業(1991~2001)、3.0創新密集產業(2001~2011)，前兩階段人均產值分別成長81%、60%；期望進入生產力4.0前期(2011~2015)智慧密集產業後，能透過工業機器人整合智慧自動化系統，為製造業提升生產效率/良率，增加產能及營收；延長高素質人力的工作年齡，每人可教導多台機器人，同時節約企業人力成本、解決未來勞動力不足問題。

智慧工廠也從傳統自動化「以(機器)人換人」的概念，陸續從多機器人工作單元轉換為多機協調合作，到更智慧化的人機協同作業。讓人不再提供單純勞力，而是做為決策及管理者，執行複雜及需要判斷的作業，達到即時彈性調整產線和優化升級的目標；機器人則可從事重覆精密動作，再整合多軸關節、人機協同、3D視覺辨識、力量感知、順應關節等多項控制技術，提升快速應變和多方溝通能力，貼近現今需求快速變動的市場。

並為了因應產品生命週期縮短、產線製程更換頻繁，技術需求更為智慧化，可選擇智慧上下料、智慧插件、智慧鎖固、智慧搬運等技術發展。近年來經濟部工業局推動智慧自動化產業發展，也開始重視創造應用情境，透過選定重點領域產業，輔導業者建置智慧自動化整線示範案例；並讓其他廠商親自參訪、觀摩現場並彼此交流，以擴大成效，回頭改善工作環境、提升運籌能量。

近期選擇示範觀摩的台勵福公司主要生產CNC沖床、折床、雷射切割及複合加工機、旋臂鑽床等產品，為全球前10大鈑金工具機品牌廠商。於廠內發表的「先進複合化多用途鈑金加工解決方案」架構，便由工研院負責系統整合、硬體設計，加入台勵福提供設備及硬體製造，最終進行系統驗證。從CNC折床、雷射切割機、工業機器人等單機智動化作業開始，到連結自動倉儲設備上下料，進行整線連結智動化生產。

分別採用工研院開發的20kg荷重等級6軸工業機器人、視覺定位技術與機構，加上走行軸整合台勵福折床，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；通過平行移動平台，整合雷射切割複合機。

建議採取劃時代革新　敉平台灣機器人技術缺口

有別於日本FANUC以「漸進式革新(incremental innovation)」為機器人發展主軸，長年來以NC技術的知識為基礎，逐步累積產品改良所生的革新發展；至今仍以機器人生產機器人的方式、CNC融合機能與視覺技術應用、撓性伺服夾爪開發、綠色人機協同作業機器人等技術，持續為產品附加新功能的漸進式革新，來拓展全球市占率。IEK建議台灣廠商，在工業機器人應採取「劃時代革新」方式，朝特定需求方向推出新品或技術，突顯產品獨特性，競爭力速度就會不斷提升。

而隨著相關硬體技術與系統整合能力漸趨完備，在技術處「高生產力核心技術架構」下，也將體感與方位感測、感知與驅動、力量與振動感測、伺服驅動與控制等元件，列入感知層所需元件。亦是台灣研究法人機構近年來，積極佈局之手眼力機器人技術、產品和自動化系統整合等服務。

依IEK指出，現今台灣工業機器人產業仍有多處技術缺口亟須敉平，包括：設備與機器人整合服務上，控制器在通訊規格的支援度；關鍵零組件之諧波式減速機，仍有些許技術差距；多軸關節型機種面臨嚴酷的市場競爭，且未具量產的成本優勢；控制器精度、訊號迴授速度，影響同步控制極限；泛用型多軸多系統精密運動控制平台中的台製伺服馬達，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鍵。

工研院也為此，特別開發出「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)則強調易用，使用者只須以順應教導操作，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模擬產線製造到實際生產流程，藉由已知機器人「絕對精度」，對應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、協調特性，以及軟體加值平台，相對降低了硬體成本。

目前自主開發成功的MIO控制器，已可在高速運動時，利用機械臂模型建置/參數鑑別技術，識別複雜動態效應，以及振動抑制補償技術，用於快速穩定取放；採不同速度設定，讓轉角軌跡一致，在閃避固定障礙物的軌跡上調整速度，或調整固定轉角軌跡的運動時間。

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；以及無須額外力量感測器之順應教導技術，可用於取放、塗裝及組裝應用，進行自我碰撞感知、環境衝擊停機保護機制等硬軟體設定。

其手眼協調能力，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，通過3D工件視覺姿態辨識技術，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協助機器人，將工件轉換為整列後擺放的姿態。