智能制造带头，机器人扩张应用范畴

shuszhao · 发表于 2020-1-21 08:13:45

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当智能制造这些能提升产能的概念大行其道，不仅刺激相关机器人市场的发展，也让机器人应用市场从工业拓展至其他领域。

提到智能制造、智能工厂或工业4.0(Industry 4.0)时，大多数人的第一反应是实现自动化生产、提升产能与减少人力成本。要达到自动化生产，最基本的关键组成即是建置在工厂生产线，或是散布在工厂各处的各种机械手臂、自动导引车(AGV)…等与现有作业员协同合作，以创造最大的生产效率。因此当智能制造这些能提升进一步产能的概念大行其道，也刺激工业机器人市场的发展，相关业者也纷纷“升级”其产品，以满足市场所需。
在今年台北国际自动化工业大展中，放眼望去，协作型机器人、机械手臂、AGV、自动化生产线…等成为主要的展场焦点，各式各样最新的大型、小型机械手臂“满场挥舞”、“挥汗工作”，机器人市场火热与战况激烈的程度可见一斑。富士经济(Fuji Keizai)统计资料指出，全球工业机器人市场规模2018年已接近105亿美元，预计2019年将可达116亿美元； 2025年可望上看267亿美元。细分各类机器人来看，协作型机器人较其他类型机器人的市场规模将大幅成长，富士经济报告显示，2019年全球协作型机器人市场规模预估为7.28亿美元，较2018年增长30%。

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协作型机器人商机兴

专注于协作型机器人研发的Universal Robots(UR)大中华区总经理苏璧凯(Adam Sobieski)表示，过去，在工业3.0时代，工厂内部各式工具机最大的应用是加工，但为了安全起见，这些自动化工具都在围栏中，与现场作业员隔离，以提升安全。
然而，这就与工业4.0人机协作(HRC)的定义有些不同。工业4.0中提到的人机协作意指，作业员与协作型机器人在工厂各区域及产线携手分工合作，并且相互取长补短，以提升作业效率。在围栏中的机械手臂，不须与现场作业员配合，出问题需停机时才由作业员介入，这对于产能的提升有限，因此业者即投入协作型机器人的开发。
苏璧凯指出，协作型机器人具备设定快速、安装位置灵活且能在较小空间中作业，并独具各关节正负360度旋转能力，近距离与人协作等特性，可为企业的生产应用增加更多弹性，协助企业快速适应自动化生产流程，进而加速成本回收。更重要的是，Universal Robots协作型机器人在经过安全评估后无须利用安全护栏与作业员隔离，因此未来可望看到更多工厂，导入更多协作型机器人并“拿掉”安全围篱。
Interact Analysis预估，协作型机器人市场规模至2027年将成长逾10倍，达到75亿美元。而为协助工业以外其他领域企业导入协作型机器人，Universal Robots亦透过建立全球第一个由第三方末端夹治具(即机械手臂终端工具或EOAT解决方案)与其他协作型机器人配件制造商组成的生态系统UR+，为各领域与不同规模的企业创造附加价值。苏璧凯认为，未来各行各业都会逐渐导入协作型机器人，将人力成本放到更需要的地方，例如，目前台湾已有一家手摇饮料店以协作型机器人制作茶饮或咖啡，店员只需全心接待、满足客人的各项要求。而各种领域对于自动化解决方案的需求皆不同，因此协作型机器人若能具备更多弹性、创新与易于满足各种不同需求，相信会让更多企业接受协作型机器人，而这些也是Universal Robots致力完备UR+生态系统的目的。
库卡(KUKA)也同样看准人机协作为机械手臂带来的商机。该公司亚太区销售总监梁信裕表示，事实上，各家机器人制造商对协作型机器人的认知不太相同，但是对于人机协作的看法是一致的——工厂工作台需要机械手臂与作业员一起工作，不仅可达到少量多样生产，对于空间节省也有帮助。更重要的是，因应许多地区迈入高龄化时代，缺乏年轻新血加入，协作型机器人亦可辅助年纪较大的作业员。
因此，KUKA也针对不同应用领域推出相关协作型机器人，并通过认证确保产品安全性。梁信裕强调，人机协作最重要的关键即是安全性，所以协作型机器人势必需要经过一贯的认证程序，目前台湾政府对于这一块也逐步在规划相关认证法规中。
对传统或大型的机械手臂而言，是否无法如新型的协作型机器人实现人机协作？梁信裕认为，触觉皮肤可解决此问题。目前已有许多机器人厂家利用在机械手臂外侧安装触觉皮肤，让现有的器械与生产工具也能够感测人员的接近，进一步提升安全性，同时也无须为了实现人机协作，购买新的协作型机器人，可以较低的布建成本落实智能工厂。

多轴机械手臂大势所趋？

现阶段的协作型机器人或是一般机械手臂多为4~6轴、7轴的设计，即可做到捡拾/分类物品、锁紧/转开螺丝、焊接…等作业。ABB台湾机器人及离散自动化事业部副总经理蔡景淳表示，要让机械手臂做出越精细的动作，机械手臂上的“关节”，也就是轴数就要越多。
苏璧凯认为，目前具备6轴的多关节机器人，已可涵盖90%工业应用的需求，要增加更多轴数，将衍生高成本的问题。梁信裕则指出，12轴或16轴及其以上的多轴机器人研发已是成熟技术，究竟要用几轴的机械手臂，端看客户应用的需求来增减。
ABB透过控制器同时控制两台工业机器人，达到十二轴连动精密焊接的目标，使两者皆能又快又精准地精密焊接，实现焊接制程对于精确度、速度、循环时间，以及外轴设备同步能力的需求。而Universal Robots则是在现有的六轴协作型机器人上，以外接即插即用的第七轴滑轨，扩大协作型机器人的工作范围，提升生产效率。
除了机械手臂及大型器械设备，人机协作的另一环—AGV/自主移动式机器人(AMR)，也在台北国际自动化工业大展中展现在工厂中与作业员搭配工作的顺畅状况。明基/佳世达即与ABB合作，展示自动化物流及智能仓储应用中，AGV如何取代无效率的搬运人力，提高物料到现线的准时性；AMR则是结合AGV与机器人，在移动式工作站协助节省人力及空间。

简化开发流程　推升机器人普及度

有鉴于机器人已开始延伸工业以外的应用领域，“定制化”将成为未来机器人开发的课题，然而如何快速开发所需的机器人？对不熟悉机器人领域的业者而言，将是一大挑战。创博总经理沈倩怡表示，工业以外领域的机器人需求已开启，带来包括快速整合机器人系统、各类机器人控制、AI应用加值、针对各垂直领域功能开发的新机会与挑战。
为了协助业者跨越上述挑战，并利用完全符合所需的机器人迎接新商机，创博和AWS合作，在创博的机器人教室中，透过AWS的RoboMaker平台，教导并协助各行各业工程师快速自行研发满足其应用需求的机器人，以及统整、管理现有不同的机器人设备。创博智能机械产品处处长陈维庭指出，机器人可在各行各业协助企业提升工作效率，与节省人力成本，不过各应用领域目前多使用工业用机械手臂，规画、实现其所需的功能，可能无法100%满足所需；然而也不是每个企业的工程师都能理解如何开发机器人，因此AWS RoboMaker让工程师能轻松大规模建立机器人应用程序，可利用云端服务来扩充机器人操作系统(ROS)架构，亦提供机器人应用程序开发环境及机器人模拟服务，以加速应用程序测试；RoboMaker还提供机群管理服务，让使用者可在远程部署和管理应用程序。
陈维庭强调，RoboMaker平台的服务，可协助工程师快速设计并实际做出所需的机器人与进一步管理，让企业所需的机器人能真正“落地”，而非停留在设计时间。如此一来，相信可让各行各业更有意愿导入机器人，如同Tractica所预测，至2025年，非工业用机器人将创造近250亿美元产值。