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兼顧彈性與易操作性 協作型機器人大勢崛起

工業4.0的浪潮讓製造業對於自動化生產的需求有增無減,近年協作型機器手臂趁勢崛起,有機器手臂業者指出,協作型機器人更大的市場其實在於中小企業,因為此類使用者導入高成本設備的意願較低,而台灣也以中小企業為多,如何推動這些業者評估導入效益採用協作型機器人,將是市場未來積極開發的目標之一。

今年邁入第72屆的漢諾威工業展(Hannover Messe)展會焦點,除了去年宣布停辦的漢諾威電腦展(CEBIT)部分項目重回該展之外,今年展會明顯趨勢之一,則是協作型機器人的鋒頭大盛。有參展業者表甚至斬釘截鐵表示,如今市場上對於傳統工業機器人的討論聲量已經逐漸萎縮。

協作機器人從其命名簡單的說,指的是被設計成可在特定區域內與人直接進行協同合作的機器人,這與過去傳統工業機器人被圈地隔絕的型態大相逕庭,因此在此技術領域裡,人機協作也成為其極大的發展趨勢之一。根據國際機器人聯盟(IFR)公布的2018年世界機器人報告也指出,預計未來機器人市場中,協作型機器人將是成長最快的市場。

特斯拉(Tesla)傾全力發展全自動化工廠,雖以失敗告終,但人機協作的重要性已受肯定,至少現階段機器手臂的功能性尚不足以完全取代人工作業。因此不可諱言,訴求彈性部署、簡單易使用的協作型機器人,比被定義為完全取代人力的傳統工業機器人的發展潛力更大,但後者仍保有固定的使用基礎。

傳統工業機器人已發展數十年,但為何還需要協作型機器人?傳統工業機器人的本機價格如果納入使用壽命來衡量並不算高,但貴在導入成本,也就是從裝機部署到正式上線的過程。原因有三:

一是傳統工業機器人不易使用,只有受過培訓的專業機器人工程師才能具備設定、編程、維護的能力,在養機之前得先養人。

二是由於傳統工業機器人大多執行重複固定的工作,必須為其圈定操作環境而改變生產線設計,且容易佔用大片廠房面積,這對地狹人稠的國家來說尤為不便。

第三則是系統整合的大挑戰。機器人與周邊自動化設備系統的搭配與控制都必須非常精準,加上需架設安全圍籬,SI的安裝、設定與配置,與機器人本機價格相比,恐怕大約還要再多出2至3倍的成本。機器手臂業者表示,總體來說整體部署時間需耗時4~6個月之久。

汽車製造一直是機器人的最大市場,之所以對高昂的部署費用不會太過敏感,是因為其產品基本在定型之後擁有較長的生命週期,不容易做大改動。但相對而言,以台灣擅長的電子製造以及佔製造業為大宗的中小企業,就無法因此占到便宜。

像電子產品的生產週期僅6到8個月,而眾多新產品上市往往1年1新機,再者,台灣中小企業一般以客製化、小批量、接急單為特色與優勢,沒有太多的資金與時間針對生產線進行大規模改造,對於此類使用者來說,傳統工業機器人反而阻礙了業者的彈性和速度。因此IFR統計,協作型機器人未來成長力道最大的市場將會是電子製造。

而除了生產週期的考量,中國大陸製造版圖遷移與人口紅利不再,不少台廠回流開始獵地蓋新廠也面臨缺工缺地問題,另外,過去沒有或很少使用機器人的行業也開始尋求機器人自動化解決方案。

協作型機器人成為工業4.0要角,連帶協作型機器人廠商也備受關注,更開始積極佈局新興產業。相關業者表示,雖然也有傳統工業機器人廠商看中市場對於協作型機器人的需求,而開始生產低負載的輕型機器手臂,但往往仍容易陷入傳統工業機器人的設計思維,是以目前大多強調安全設計,卻容易忽略其操作的便利性。

最早跨入市場的丹麥協作型機器人大廠優傲(Universal Robots;UR)曾指出Cobot的三大賣點包括輕巧、使用方便與安全。確保安全性僅只是進入市場的基礎門檻,UR總裁Jurgen von Hollen對「協作」的定義指出其在於協助而非取代,因此在操作上就不能僅限專業工程師才能使用,必須兼顧易用性,讓自動化從基層到上層都都適用。

不若傳統工業機器人裝機複雜走固定流程,協作型機器人則是訴求輕薄短小,因此當彈性生產越漸受到製造業重視時,協作型機器人的高移動性與靈活性也正好為其帶來彈性化的部署。而近年來市場上也已陸續出現將Cobot與無人搬運車(AGV)結合的應用,台灣達明推出的協作型機器人TM Robot,也是將機器手臂結合棧板,設計成隨時可調整為活動式的機器手臂工作站。

過去有業者利用協作型機器人作為醫師開刀時的輔助工具,或是用來搖珍奶、煎蛋、調製飲料等,甚至殯葬業也躍躍欲試,足以顯見其創意顛覆性高。協作型機器人正在滲入各行各業,而如何打破機器手臂與人類之間的界線,使之共榮共存,則將是市場未來值得思考的方向,也因此UR大中華區總經理蘇壁凱就指出,UR希望以IKEA的概念打造DIY型的機器手臂,從組裝到執行命令皆由客戶發想,以提高機器手臂的市場接受度。

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