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安全與速度難兩全 協作機器人三大癥結浮現仍有待解答

台灣愛普生科技產業科技事業部總經理王亮國。李建樑

製造版圖遷移,在關注供應鏈重新布局之外,台商回流擴廠、新生產基地成形無疑是發展智慧製造、自動化的最佳時機,也因此促成市場對機器人的需求增溫。而相較發展已數十年的傳統工業機器人,近年來協作型機器人則是因其安全與易操作性使之鋒頭大盛,但凡事總有一體兩面,協作型機器人既有利必有弊,業界也從另一個角度觀察到,現階段協作型機器人在速度與安全上恐無法同時達到兩全。

中美貿易戰促成不少台廠陸續回流備戰,出走中國大陸雖打亂供應鏈布局,但業界卻也因此看好此時將是台灣全力衝刺智慧製造的最佳時機,而攤開行政院的「台商回台投資行動方案」中也可以看出政府對回流台商有所篩選,除了在貿易戰中受衝擊、赴中國大陸投資達兩年以上之外,也規定回台投資項目需具備智慧化技術或功能。

相關自動化設備業者表示,這波鮭魚返鄉的業者將目標鎖定在高價、高階產品,此類製造得倚靠高自動化技術,而非回到勞力密集,適合機器人或人機協作模式。此外,台灣不僅人力成本高,也面臨短缺、急缺問題,台廠回流自然造成自動化需求升溫,也無疑為機器人市場再添助力。

其中協作型機器人近年則是鋒頭大盛,除了UR、達明等市場新秀,傳統工業機器人大廠也嘗試投入協作機器人的研發與製造。而身為工業機器人大國的日本也不缺席,包括發展較早的發那科、安川電機外,三菱電機、愛普生(Epson)等則是在近1、2年陸續投入協作機器人市場。

據IFR統計,協作型機器人增長快速,光是2018年其市場成長即超過60%,雖然相較工業機器人整體成長來說表現更好,但其佔全球工業機器人市場比重目前僅約5%,顯示其仍有很大成長空間。有意投入協作型機器人的Epson,則是對此提出不同看法,台灣愛普生機械手臂事業部總經理王亮國指出,從目前業界使用回饋來看,協作型機器人在應用上仍有三大癥結未解,分別是速度、精度與安全問題。

王亮國表示,協作型機器人的優勢在於安全與易操作性,而傳統工業機器人則是強調速度與精度。對於協作型機器人而言,其速度和精度受限,因此製造業者導入協作型機器人普遍第一個浮現的問題便是其速度與精度無法滿足業者需求,這對於講求生產效率與組裝品質的工廠來說無疑是一個令人棘手的問題。

但倘若協作型機器人被要求予以提升速度,則會面臨與傳統工業機器人相同的安全疑慮,迫使業者必須為協作型機器人另外架設安全圍籬,而與人區隔的作業環境也就失去人機協作的意義。

一般協作型機器人的負重多在10公斤以下,而王亮國進一步指出,協作型機器人因機械設計原理,使得其在高速作業下必須透過更大的反作用力,例如約20至40公斤的力量才得以使其急停。因此為確保人員與機器在共工環境下的安全性,協作型機器人因而不得不降低其移動速度。

以現行協作型機器人來說,人與機器手臂的接觸要在150牛頓(N)的作用力以上才得以使機器手臂認知產生「碰撞」而停機,但在ISO/TS15066規範中透過人體測試明列出29個人體最脆弱的地方所可承受的最大力道,基本上110N的作用力就已可讓少數人體部位覺得疼痛。

雖然部分業者採取降低內建受力感測上限的做法避免意外,但此舉也間接造成協作型機器人在運行時,容易因敏感的受力衝擊而時常停擺。

王亮國觀察指出,協作型機器人雖然訴求安全,但總歸此安全性仍必須建立在慢速作業的條件下。對於往往希望能提高生產效率的製造業者來說,協作型機器人的速度恐成為目前尚未導入的業者所衡量的最主要因素,但其在降低對人力的依賴仍產生正面效益,像是目前協作型機器人已被大量運用如上下料、棧板堆疊等內容重複性高的應用。自動化已是必然發展趨勢,但對於業界而言,最好的解決方案不應該是協作型或工業型二擇一的選擇題,而是要能兼顧兩大陣營的優勢才是市場需求所在。

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