当机器人逐步成为智慧自动化核心要素之一，其与人类社会关联性也越来越紧密，如何能用来解决高龄少子化缺工问题的推力，又避免冲击目前就业人口的拉力？将是机器人产业维持成长的关键。如推进大陆在2013年成为全球最大工业机器人消费市场的主要动力之一，便是源自于当地严重的缺工及工资上涨问题，进而提升制造业价值链。

图一

台湾即将扩大推动的1+8年「生产力4.0计画」，也期望可缓解从今(2015)年起，15~64岁工作年龄人口逐年递减的威胁。最终能以智慧机器人取代生产制造，而高素质人力则用来操作智慧工厂，实质提升人均生产力，摆脱薪资停滞痼疾。目标希望能在10年内，让员工「321翻转成为123」，从现行「3人领2分薪水，完成1分产能」，变成「1人完成2倍高值化产能、领3分薪水」 。

除了经济部技术处针对「生产力4.0核心技术研发策略」议题，所提出之高生产力核心技术架构已将网实系统(CPS)及智慧机器人、数位设计/模拟、人机协同、精密机械等，纳入智慧制造应用服务层；教育部也整合劳动部、科技部、经济部意见，针对「工程智慧科技人才培育与产学连结策略」议题，提出该培育技术整合应用的人才，以及让「操作员」晋升为「控制者」及「管理者」的产业从业人员。

扩充人机协同应用情境衍生智慧自动化商机

其中，根据工研院IEK先前剖析台湾智慧自动化产业迄今发展，可概分为3阶段：生产力1.0资本密集产业(1982~1911)、2.0技术密集产业(1991~2001)、3.0创新密集产业(2001 ~2011)，前两阶段人均产值分别成长81%、60%；期望进入生产力4.0前期(2011~2015)智慧密集产业后，能透过工业机器人整合智慧自动化系统，为制造业提升生产效率/良率，增加产能及营收；延长高素质人力的工作年龄，每人可教导多台机器人，同时节约企业人力成本、解决未来劳动力不足问题。

智慧工厂也从传统自动化「以(机器)人换人」的概念，陆续从多机器人工作单元转换为多机协调合作，到更智慧化的人机协同作业。让人不再提供单纯劳力，而是做为决策及管理者，执行复杂及需要判断的作业，达到即时弹性调整产线和优化升级的目标；机器人则可从事重覆精密动作，再整合多轴关节、人机协同、3D视觉辨识、力量感知、顺应关节等多项控制技术，提升快速应变和多方​​沟通能力，贴近现今需求快速变动的市场。

并为了因应产品生命周期缩短、产线制程更换频繁，技术需求更为智慧化，可选择智慧上下料、智慧插件、智慧锁固、智慧搬运等技术发展。近年来经济部工业局推动智慧自动化产业发展，也开始重视创造应用情境，透过选定重点领域产业，辅导业者建置智慧自动化整线示范案例；并让其他厂商亲自参访、观摩现场并彼此交流，以扩大成效，回头改善工作环境、提升运筹能量。

近期选择示范观摩的台励福公司主要生产CNC冲床、折床、雷射切割及复合加工机、旋臂钻床等产品，为全球前10大钣金工具机品牌厂商。于厂内发表的「先进复合化多用途钣金加工解决方案」架构，便由工研院负责系统整合、硬体设计，加入台励福提供设备及硬体制造，最终进行系统验证。从CNC折床、雷射切割机、工业机器人等单机智动化作业开始，到连结自动仓储设备上下料，进行整线连结智动化生产。

分别采用工研院开发的20kg荷重等级6轴工业机器人、视觉定位技术与机构，加上走行轴整合台励福折床，进行钣金件上下料及折弯制程；并由机械取拿手及其搭配之阵列式吸盘组与平整度感测器、厚度感测器，快速取放物料；通过平行移动平台，整合雷射切割复合机。

建议采取划时代革新敉平台湾机器人技术缺口

有别于日本FANUC以「渐进式革新(incremental innovation)」为机器人发展主轴，长年来以NC技术的知识为基础，逐步累积产品改良所生的革新发展；至今仍以机器人生产机器人的方式、CNC融合机能与视觉技术应用、挠性伺服夹爪开发、绿色人机协同作业机器人等技术，持续为产品附加新功能的渐进式革新，来拓展全球市占率。IEK建议台湾厂商，在工业机器人应采取「划时代革新」方式，朝特定需求方向推出新品或技术，突显产品独特性，竞争力速度就会不断提升。

而随着相关硬体技术与系统整合能力渐趋完备，在技术处「高生产力核心技术架构」下，也将体感与方位感测、感知与驱动、力量与振动感测、伺服驱动与控制等元件，列入感知层所需元件。亦是台湾研究法人机构近年来，积极布局之手眼力机器人技术、产品和自动化系统整合等服务。

依IEK指出，现今台湾工业机器人产业仍有多处技术缺口亟须敉平，包括：设备与机器人整合服务上，控制器在通讯规格的支援度；关键零组件之谐波式减速机，仍有些许技术差距；多轴关节型机种面临严酷的市场竞争，且未具量产的成本优势；控制器精度、讯号回授速度，影响同步控制极限；泛用型多轴多系统精密运动控制平台中的台制伺服马达，无法支援国外控制器与高解析度编码器；3D视觉定位模组及演算法，与手臂末端搭载的夹爪、治具、力量感测器等零组件搭配，将是影响机器人精度的关键。

工研院也为此，特别开发出「MIO」系列智慧机器人，其中：M(Motion)系指快狠准，能有效提升机器人快速取放时的精度、速度，并达到最佳化运动轨迹；I(Intelligence)则强调易用，使用者只须以顺应教导操作，省下编程耗费的大量时间，搭配智慧感测视觉/力量功能、具备自我检知能力，将可用于CPS模拟产线制造到实际生产流程，藉由已知机器人「绝对精度」，对应周边安装的装置与工件座标，来确保虚→实整合效果；O(Orchestration)具备手眼力运动控制、协调特性，以及软体加值平台，相对降低了硬体成本。

目前自主开发成功的MIO控制器，已可在高速运动时，利用机械臂模型建置/参数鉴别技术，识别复杂动态效应，以及振动抑制补偿技术，用于快速稳定取放；采不同速度设定，让转角轨迹一致，在闪避固定障碍物的轨迹上调整速度，或调整固定转角轨迹的运动时间。

同时提升机器人绝对精度，省去外加硬体成本，就能从远端提升整体机器人绝对精度，使6轴机种绝对定位精度达0.3mm之内；以及无须额外力量感测器之顺应教导技术，可用于取放、涂装及组装应用，进行自我碰撞感知、环境冲击停机保护机制等硬软体设定。

其手眼协调能力，不仅可借机器人＋摄影机手眼校正、多角度视觉辨识与30Hz处理速度，达成快速取放工件需求；采用随意堆叠工件上料整列技术，通过3D工件视觉姿态辨识技术，从彼此部份重叠的工件里，分辨出个别工件，以及视觉二次定位技术协助机器人，将工件转换为整列后摆放的姿态。