或許是受到小說和電影的影響,不少人對於機器人有著無限的想像及憧憬,認為它們「應該」無所不能,尤其還能像人類一般地活動、思考,甚至突破人類的極限。若拉回到現實生活,目前機器人並非如電影角色那般靈巧、有智慧,大部分的機器人只能依照人類設定的程式做動作,尤其是應用最早與最多的「產業用機器人」。

根據國際機器人聯盟(International Federation of Robotics,IFR)的定義,機器人可分為「產業用機器人」與「服務型機器人」兩大類。產業用機器人主要運用在汽車、面板、晶圓等各種製造業廠房中,多半以機械手臂為主,負責焊接、組裝、搬運、包裝等重要工作,提供自動化的生產流程,也提高了生產效能與產值。服務型機器人則以保全、伴侶、醫療照護、家庭勞務、教育、休閒娛樂等方面為發展主軸。相較於產業用機器人較為成熟的市場應用,服務型機器人目前雖處於萌芽階段,但由於社會型態朝高齡、少子化轉變,需求日漸增加,尤其在家庭/個人用方面,因此被認為是未來機器人產業的發展重點,推動全球經濟的下一個成長引擎。

傳統機器人智慧有限

產業用機器人用於製造業的生產線上,過去已發展相當多元且成熟,是項極為普遍的應用,且機器人能夠快速、準確地重複相同的動作,可以取代會疲累、需休息的人力。但產業用機器人使用至今二十多年,卻也顯露出不少發展瓶頸。

首先在於導入機器人生產時,生產線的規劃必須非常嚴謹,因為機器人只會依照原本設定好的環境及程式來動作,於是工件與機器人的相對位置及距離,都需要安排妥當,所有物件、機具、器材等,也都得放在固定的位置上;若是稍有誤差或偏移傾斜,很可能就無法正常運作。

換句話說,在這樣一個「結構式環境」(structured environment)中,需以外在環境的調整,來配合機器人的運作,這也是設計生產線時最複雜的部分;假使要更換生產線,所有環境和機器人就要全部重新設定一遍。相對的,人力作業雖然速度較慢,卻不會受到位置空間的限制,可以有更高的生產彈性。

工研院機械所顧問與交通大學電機工程學系教授胡竹生指出,在過去大量生產的時代,機器人可以提供極高的生產效益;但時至今日,產品趨勢朝向少量多樣,產品生命週期縮短,如果得花上數週或數月的時間重新規劃生產線,實際生產時程也可能只維持數個月,對於企業來說不僅成本過大,也無法滿足市場的需求。例如目前產品種類多,但每項產品產量偏少的行動電話,就是最明顯的例子。

此外,為了能夠讓機器人有充裕的工作空間,廠房的使用面積也必須配合增大;經常可以看到的狀況是,工廠裡的機器人是用鐵籠子圍起來,以減少作業進行時外界的干擾,也避免與現場人員有所衝突,以維安全。不過較不理想的是,一旦生產製造出現了問題,整條生產線都得要停止作業,才能派人進入檢修,找出問題所在,停機時間愈長,造成的損失就愈大,這也是目前產業用機器人的研發,多是以提高機器人可靠性為主要方向的原因。

視覺技術嶄新突破

這樣的機器人智慧,似乎與一般人想像中的機器人,有著不小的落差,胡竹生以日本的製造業為例,許多高檔的產品,都還是在日本當地生產,而且品質比海外所生產的還要好,有如精品一般,在市場上產生價位的區隔;台灣產業的下一步,也應該朝向精品的形式發展,並利用高科技來協助提升製造技術,同時企業也才會願意根留台灣。其中機器人就是一大重點,如何使機器人變得更聰明,在生產線上可以很有彈性的協助作業人員完成生產工作,就成了研發的主軸。

要能提高機器人的智慧,首先就要使機器人可以如同人類般「認知環境」,並經過理解判斷後,做出正確的反應及動作。這一連串由「知」到「行」的機器人行為,也正是由工研院主導,並與交通大學、清華大學及日本東京大學等校教授所共同合作研發的「Eye to Motion視覺伺服控制」技術核心。

簡單地由字面上來解釋,「Eye to Motion」就是使機器人能透過視覺(攝影機),從影像的內容資訊加以計算分析,然後做出適當的動作。所謂的「視覺伺服」(Visual Servo),其實與「Eye to Motion」是相同的概念,也就是根據視覺(Eye)來決定動作(Motion)。

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