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工業機器人進化 操作門檻降低

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王宣智、國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心 發表於 2020年6月8日
工業機器人為可自動執行工作的機器裝置,主要靠自身的動力和控制能力來運作,但是並非自動化設備都可以被稱為工業機器人,依據 ISO 8373:2012 工業機器人的定義:工業機器人為一種可自動控制、可透過程式更新改變行為的固定性或移動式的多用途操縱裝置,透過程式撰寫與更新實現在三軸或更多軸上機器人的動作控制,以協助工業自動化應用。

依據國際機器人聯合會(IFR) 2019年發布報告,在2018年全球工業機器人的新安裝數量達422,271台,累計的工業機器人的使用量已達2,440萬台。工業機器人安裝成長也十分的快速,2013年至2018年間新裝設的機器人每年以23% 成長。在工業機器人採用上,亞洲(包含紐澳)為全球最主要的工業機器人市場,2019年新安裝的工業機器人有67% 在亞洲。若從國家的層來看,工業機器人的分佈呈現十分不平均的情況,中國、日本、美國、韓國、德國等前五大機器人使用國即占了2018年新安裝工業機器人數量的74%。若從每萬人採用的機器人數量來看,全球製造業每萬名勞工安裝有99台機器人,其中以新加坡每萬名勞工有831台最高,其次分別為韓國、德國、日本、瑞典、丹麥。

透過機器人和勞動者互動,可將機器人分別傳統工業機器人和協作型工業機器人兩類。多數的傳統機器人都位於一個獨立的工作環境、遠離人員,可以處理重物並以高速運行;工業協作機器人通常會與人類勞動者同處於一個工作空間工作,具體的協作方式從沒有人機互動、分享工作區、流程分工、共同執行、合力完成工作等,依據IFR的調查報告,目前協作機器人和勞動者的合作以分享工作區和流程分工為主。


圖、人機協作方式

傳統工業機器人既然技術逐漸成熟穩定,為何還需要協作型機器人?傳統工業機器人的成本若納入使用壽命的成本分攤,單價並不算高,但貴在裝機部署到正式上線的過程,主要原因有:(一)不易使用,需受過培訓的專業工程師;(二)圈地操作特性,易佔用大片工作面積;(三)系統整合為大挑戰,整體部署時間需耗時四至六個月。協作型機器人則是訴求輕薄短小,設備的高移動性與靈活性讓部署彈性且快速,更適合生產週期較短的電子產品。低操作複雜性、易用性讓協作機器人成為近期機器展的焦點,獲得大幅的報導。但依據 IFR 數據顯示,協作機器人的安裝數量仍不高,僅占2018年新安裝工業機器人的3.24%,但安裝數量成長快速。2025機器人技術展望報告指出,協作機器人在2025年新安裝量將增加至434,404個,2016至2025年之年複合成長率將高達61.2%。

雖然現階段工業機器人與協作機器人有著明顯功能上的差異,但是隨著技術的進展,優良的感測器、連網與數據傳統能力、機器視覺、人工智慧、機器人控制程式的API、雲端軟體等機器人的周邊與支援發展,讓機器人更聰明、更數位化,傳統工業機器人操控的專業門檻降低,而協作機器人則有更佳的負載能力與運作速度。所以,技術也將漸漸消弭傳統工業機器人和協作機器人的能力分別,而最終兩種的分別將是機器人與人類勞工的互動關係做為區分。

隨著機器人採用日增,機器人安全性已成為一個重要的議題,為了確保機器人使用安全性,國際標準組織機器人技術工作委員會(ISO /TC 299)於2011年公佈了工業機器人安全要求文件(ISO 10218-1、ISO 10281-2),分別討論了機器人、機器人系統和整合的安全規範,並於2016年發佈了ISO/TS 15066 協作機器人標準,做為ISO 10218 的補充文件。我國勞動部也於2018年2月14日修正發布「工業用機器人危害預防標準」,於第二十一條增列雇主使用協同作業之機器人時,應符合國家標準CNS 14490,並於同年3月發布「協同作業機器人作業安全評估要點」,作為企業撰寫協同作業機器人安全評估報告參考指引。目前工業機器人安全要求文件正在修定中,預計於2021年將會公佈新版ISO 10218標準規範文件。

隨著機器人數量與智慧漸增,機器人與人類的工作合作日漸頻繁,未來可能不再是由人類運用工具,獨立開創的人類社會,而是變成人類與智慧機器人共同形塑的人機共榮社會。雖然,從整個社會來看這樣的未來似乎還有點遠,但在工業領域這已經是一個近期可預見的未來。


(作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心研究員)

 
(本文刊登於經濟日報2020/06/07)

 
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