就在新冠疫情起起伏伏，製造業者對智慧製造的需求更加迫切的背景下，2020年台灣科技相關產業的第一個大型實體展覽—台北國際自動化展揭開了序幕。雖然參觀人士必須戴著口罩才能入場，但場內觀展的人潮仍不在少數，且許多參展廠商都端出了人工智慧(AI)相關的展示內容，更讓今年的自動化展飄著濃濃的AI味。
安全皮膚技術助陣 工業機器人走向協作化
新冠疫情使得許多工廠面臨現場勞動力不足的考驗，進而使工廠人機協作的升級轉型需求大增。但工業機器手臂為追求生產效率的極大化，作業時往往必須與人類作業員保持安全距離，使得人機協作的理想很難落實。如何讓工業機器手臂與人類作業員安全地協同工作，成為機器手臂產業的重大議題。
為實現工業協作手臂的理想，專注研發機器手臂安全皮膚的原見精機，與日本川崎重工(KAWASAKI)攜手合作，共同發表了搭載安全皮膚的工業機器手臂(圖1)，藉由高達95%且無死角的包覆度，讓工業機器手臂的安全度大為提升，並朝工業協作的目標跨出一大步。
原見精機董事長蘇瑞堯表示，該公司自2017年創立以來，靠著全球唯一的表面式力感測器解決方案，獲國內外諸多機器人龍頭廠商青睞，攜手提升智慧製造人機協作的安全性。很榮幸本次與川崎重工進一步深化夥伴關係，推出搭載於其機械手臂、市面上包覆最完善的機器人觸覺技術解決方案，現正於日本進行最後檢測實驗，預計不久後即可問世量產。該公司將持續以MIT的堅強技術實力，與更多夥伴攜手打世界盃，以安全的工業協作自動化為核心，擘畫下世代工廠未來。
川崎重工新事業開發部部長野田真指出，產業環境日新月異，川崎重工於工業自動化與機器人產業發展的五十多年間，不斷開發並尋找能符合市場需求的技術。原見精機獨有的觸覺感測解決方案，有效促進大型工業機器人與人類的協作，為新時代自動化產業的發展注入活水。搭載於KHI RS007L的T-Skin安全皮膚新產品，提供機器手臂在協作同時又保有完整的工業精準特性，升級為堅實、精準、耐用的下世代機器人。
原見精機的T-Skin安全皮膚，具有高感度特性，只要一公斤力碰觸就可命令機器人停止。該產品是全球第一個通過歐盟CE驗證最高規格的觸覺感測安全產品，且符合人機協作技術規範ISO/TS 15066的人體安全撞擊測試，產品安全與功能安全均獲認可，達到完整機械系統的安全要求。
原見精機總經理盧元立則進一步說明，KAWASAKI的輕量型機器手臂KHI RS007L是目前同一負重等級中，全球運作速度最快的機械手臂。該手臂原本是專為工業應用設計的產品，但由於人機協作是機器手臂很重要的發展趨勢，如何讓工業機器手臂在快速、精準的既有優勢上，提高其安全性，是許多機器手臂業者都在追求的目標。
在既有的工業手臂上加裝安全皮膚，可讓工業手臂快速升級為工業協作手臂，且成本也遠低於購置新的協作型手臂(Cobot)。但安全皮膚必須針對手臂進行深度客製化，才能避免安全皮膚拖累或干擾機器手臂的運作。原見與川崎重工合作，為KHI RS007L開發專用安全皮膚T-Skin的目的，就是為了讓該手臂能一方面保有其輕巧快速的優勢，另一方面又更加安全。
除了與川崎重工直接合作外，原見也已經針對其他機器手臂品牌的多款產品開發出外掛式的安全皮膚，可讓製造業者用最實惠的投資額，將既有的工業手臂升級為工業協作手臂。
驅控整合式機器關節讓手臂設計更彈性
在本次自動化展中，除了安全皮膚外，與機器手臂有關的重要技術，還有工研院所發表的第三代驅控整合式機器關節。
工研院機械所智慧機器人技術組長黃甦表示，目前市場上絕大多數機器手臂的臂長與構型，都是由機器手臂原廠定義，使用者跟系統整合商(SI)無法依照自家產線的需求或場域狀況進行調整，也使得某些很特別的應用場域找不到適合的機器手臂。因此，工研院發想出新的設計理念，把整隻手臂拆分成一個個關節單元，讓使用者或SI可以依照應用場域的狀況，在一定的容許範圍內，針對每一節手臂的臂長、手臂的整體構型進行客製化，打造出量身訂做的機器手臂。
目前這項技術已經發展到第三代，與前兩代關節模組相比，第三代關節模組單位重量的扭力輸出較第一代關節模組增加約30%，臂長則比第二代更長，又取消了L型關節設計，只保留N型與I型關節，因此整支手臂的外觀更纖長，但又比第二代關節模組多出一個自由度，可實現七軸手臂設計(圖2)。整體來說，利用第三代關節模組組成的機器手臂，比以往的手臂更不占空間，卻又因為多出一個自由度，能負擔更多元化的作業任務。
黃甦透露，目前新竹清華大學已經採購了兩支由第三代關節組成的機器手臂，將以此進行雙臂機器人的開發，另也有醫療產業的SI業者利用第三代關節更不占空間的特性，設計出手術用的輔助機器人，可以在開刀房內執行夾持內視鏡這類原本由護士執行的助理工作，讓護士可以去做其他工作。
此外，還有多家台灣的馬達、齒輪等手臂零組件業者，也已經向工研院取得技轉，利用這項技術發展出內建自家馬達、齒輪等關鍵零組件的關節模組。跟提供零組件相比，提供關節模組不僅更貼近SI客戶的需求，單價跟利潤空間也比只銷售零組件更好。
機器視覺/AI緊密結合 手臂應用場景更多元
除了手臂本身的進步外，本次自動化展上，結合人工智慧的機器視覺也比往年更有看頭。所羅門以「AI 3D視覺賦予機器人感知能力」為主題參展，與合作夥伴共同展出多達16項智慧製造與智慧物流的相關應用，包含台灣首次發表的智慧物流分撿與包裝解決方案、智慧焊道辨識方案、智慧打磨系統。
所羅門董事長陳政隆指出，轉型智慧工廠，只有機器手臂是不夠的，因為無法成功辨識物件的機器手臂，在實際的產業應用上會受到很多限制，而這也是所羅門發展AI 3D視覺的主要原因。有AI 3D視覺的機器人，才能讓機器人的應用更多樣化，真正符合產業彈性製造的需求。
事實上，所羅門近年來在AI、機器視覺與機器手臂的整合應用上，投入了相當多資源，每年自動化展上的現場展示，也隨著機器視覺的辨識能力越來越高，而變得更多樣化、更複雜，更貼近實際應用需求。
據所羅門評估，現在AI、機器視覺與機器手臂的整合應用，已經脫離技術驗證階段，開始走向大量部署。但有許多客戶反應，受到網路頻寬、延遲等因素的影響，現階段要在產線上部署這種高度智慧化的系統，必然要在產線旁配置搭載了高階繪圖卡的工業電腦，由此衍生的成本也是不小的導入障礙。因此，所羅門正著手將其AI機器視覺系統雲端化，以便在網路性能進一步提升，例如5G、TSN網路普及後，能立刻提供用戶雲端部署的選項，降低硬體建置的費用。
AI結合領域知識 自動化長智慧
在本屆自動化展中，幾乎所有跟影像有關的應用，不管是以機器視覺引導機器手臂運作，或是用機器視覺對大小工業產品進行檢測，都能看到AI技術的身影。對工業自動化產業而言，這是頗不尋常的現象。
由於工業自動化對系統的穩定度、可靠度要求遠高於一般資通訊產業或消費性電子產業，因此自動化相關業者對於新技術導入，向來採取比較審慎、保守的態度，除非技術已經相當成熟，否則不會輕易將其導入到自家的產品或解決方案中。
但AI在自動化應用中普及的速度，打破了自動化產業穩紮穩打的習慣，從今年自動化展的展示內容，可以發現相關業者並不是把AI當作展現研發實力的題目，而是真的已經在生產線上累積了一定的部署實績。
俗話說，禍福相倚。新冠疫情對製造業的正常運作造成十分巨大的干擾，但同時也促使製造業者加快數位轉型的腳步，並使得新技術的導入速度明顯加快。對自動化業者，乃至更上游的電子設備、半導體元件供應商來說，或許也算是失之東隅，收之桑榆吧。
