应用需求的转变，正在彻底改变机器人产业的风貌。随着小型加工、电子组装甚至农业、服务业陆续出现机器手臂需求，近年来机器手臂市场上出现了许多新型态产品，也有不少供应商新面孔出现。 

在机器手臂应用仍高度集中在汽车自动化生产的时代，机器手臂无不是“生人勿近”的重型工具设备。但近几年在电子产品组装、甚至农业也开始出现机器手臂需求后，各种可以与人零距离互动的机器手臂开始窜起，并打出协作型机器人的名号与传统机器手臂做出区隔。 

图1　爱普生产业科技事务部副总经理王亮国指出，该公司的机器手臂由于具备高速运动与高精准度特性，在台湾的电子制造业者间有很高的接受度。

电子组装自动化浪潮涌现　台湾机器手臂市场起飞 

整体来说，机器手臂是一个处于起飞阶段的市场，尤其是在台湾。爱普生(Epson)产业科技事业部副总经理王亮国(图1)指出，由于台湾以电子为主力产业，近几年适逢电子业大力导入自动化组装，因此台湾的整体机器手臂市场成长相当亮眼。以爱普生为例，2015年该公司机器手臂出货量就比2014年成长30%。 

台湾市场结构的特殊性也反应在客户出货比重的分布上。整体来说，目前全球机器手臂的最主要应用产业仍是汽车产业，电子产业对机器手臂的需求规模还不如汽车业，但爱普生在台湾的机器手臂出货，却是以电子产业客户为主。王亮国评估，爱普生在台湾电子产业所使用的机器手臂市场上，市占率应在5成以上。 

能有这么高的市占率，跟爱普生机器手臂事业的发展历史、产品定位，以及公司跟台湾电子产业的深厚渊源有关。王亮国分析，爱普生之所以开始研发机器手臂，原本是为了解决自家电子产品在生产上所遭遇到的问题。因此爱普生的机器手臂，自然很适合应用在电子产品组装上。 

也因为这样的历史渊源，加上爱普生本身还拥有QMEMS感测器技术，具备世界一流的动作与高度感应精确度，因此该公司的机器手臂能够快速进行各种精准作业，电子产品组装常见的各种插件作业，都能胜任愉快。 

至于商业关系方面，跟其他传统机器手臂厂相比，爱普生也具备主场优势。因为爱普生本来就是电子公司，在台湾也设有采购部门，因此对台湾电子产业链的情况相当熟悉。当爱普生决定把机器手臂“自用转外销”后，业务关系很快就搭建起来。 

机器手臂小型化　部署更弹性 

关于机器手臂的发展趋势，王亮国认为，整体来说，机器手臂小型化与智慧化，目前看来是必然趋势。 

其中，小型化不只是外观尺寸的缩小而已，活动半径缩小也是关键。机器手臂的占用空间与操作半径越小，越能够在生产线上密集部署。传统机器手臂的底座往往比一个人类作业员的肩膀还宽，加上要保留手臂的旋转半径作为安全空间，因此很难在生产线上高密度部署，有时工厂甚至要为了导入机器手臂而对生产线设计进行改造，增加很多成本。 

有鉴于此，新一代爱普生机器手臂除了尺寸大幅缩小外，在运动上也变得更灵活，因此旋转半径可大幅减小。王亮国表示，部署一支新手臂所需的空间，大概只跟一名人类作业员所占的空间相当，因此工厂可以不必修改产线布局，直接以机器手臂取代作业员。此外，爱普生新一代机器手臂还可以天吊式部署，亦即将机器手臂固定在天花板上，从上方垂下来作业，增加更多部署弹性。 

力觉/视觉进驻　机器手臂大举智慧化 

除了外观尺寸与运动控制技术的精进外，未来机器手臂所具备的感知能力也会越来越多元。目前机器手臂与机器视觉技术搭配运用的案例，已经越来越多，甚至出现视觉引导机器人(Vision Guided Robot, VGR)这个新名词。 

图2　NI行销工程师吴维翰表示，在机器人控制领域，开放的LabView开发环境受到许多系统整合开发者的好评。

国家仪器(National Instrument, NI)行销工程师吴维翰(图2)表示，利用机器视觉来引导机器手臂作业的概念，已经发展了一段很长的时间。其基本概念很简单，就像我们常看到的夹娃娃机一样，只是以摄影机取代人的视觉去引导爪子抓取物件。 

不过，这类系统在实作时，依据实际需求与作业现场的状况，可能会变得非常复杂。一般来说，视觉引导机器人的视觉系统需要相当稳定的环境光源，如果环境光源本身经常出现变化，机器视觉的判定准确度就会受到影响。因此，视觉引导机器人的作业环境光源必须有一定控制，例如搭配现场补光系统。 

机器视觉业者康耐视(Cognex)应用工程师林楷威则指出，对VGR应用而言，摄影机能否提供稳定的输出结果是最关键的变数，拍摄的角度、环境的变化、组装品的品质及产品的多样性，都会对机器视觉造成的挑战。除了环境控制外，康耐视也发展出Patmax演算法，其稳定性与可靠性已被长期验证，广获各家机器手臂厂商认可。 

针对样品参差不齐造成无法取得黄金样本(Golden Sample)的情况，康耐视Patmax演算法具备Auto tune功能，能够于多个品质不良的样本中截取出正确的特征；在应对产品多样性方面，Patmax演算法则可支援Multi-Model，能够更便利的寻找多个不同的产品。 

大量的VGR系统必须简单且快速部署，其中Vision与Robot的校正为相当重要的关键；康耐视使用独家专利的校正片，透过此技术可快速且精准的解决镜头型变及视觉手臂校正问题。 

Vision与Robot为两个不同的领域，于产品选择与技术整合上具有一定的困难度。为了进一步满足制造业者对VGR的需求，康耐视即将出Cognex VRG System套装软体，透过Close-loop技术充份让视觉引导机器人达成工厂智动化。 

此外，目前的机械手臂系统不只具备视觉，力觉感测也已经是标准配备，可以感测手臂对物件施加的力量，或是物件对手臂回馈力道。这项功能对于用机器手臂来检测产品或执行精密加工任务，是非常关键的能力。 

机器手臂整合机器视觉或力觉感测，虽可让机器手臂变得更加聪明，以便执行各种复杂任务，但也会使机器手臂系统的整合建置难度增加，更考验导入者的软体能力。吴维翰表示，NI在机器手臂领域，有许多专业的第三方合作夥伴，可针对机器手臂控制做客制化开发。透过开放的LabView环境，这些合作夥伴所开发的机器手臂方案不只具备机器视觉或力量感测，还可以搭载雷射表面扫描等模组，来检测产品的表面瑕疵状况。 

王亮国则透露，软体开发确实是目前台湾制造业导入机器手臂时的一大门槛。具备相关软体能力的人才在业界非常抢手，流动性也高。因此，爱普生除了让自家的机器人程式控制可支援VB、VC、LabView等业界主流程式语言外，另一方面也在汐止设有客户教学中心，可以提供客户必要的人力培训资源。 

协作型机器人发展潜力雄厚　
除了传统工业用机器手臂外，近年来机器手臂市场上出现一类名为协作型机器人(图3)的新产品。这类机器手臂的尺寸普遍比传统机器手臂小巧，除了荷重量低之外，运动速度也比传统机器手臂慢。虽然其规格特性使得这种机器手臂的单位时间产出量可能不如传统机器手臂，但其安全、容易操作的特性，却使得这类机器手臂在市场上大受欢迎。

图3　协作型机器人可以与人类近距离互动，加上操作设定容易，近年来异军突起，成为机器手臂市场上一大亮点。

Universal Robots亚太区总经理郭明珠(图4)表示，工业机器人将愈来愈聪明，人员操作技术的门槛也将愈来愈低。如今的工业机器人市场中，协作型机器人俨然成为最新的机器人趋势之一，且获得许多厂商的采用。Universal Robots的机器人内建可调式安全系统及软体，随插即用的功能，让机器人能更简便地与其他软硬体零组件介接及使用，如握爪、视觉系统等零组件。

图4　Universal Robots亚太区总经理郭明珠表示，用机器手臂全面取代人类作业员的说法引发很多讨论，但该公司认为，人类在工业生产过程中仍有不可取代的价值。

Universal Robots一向以使用简便为宗旨。我们相信未来工业机器手臂将朝向协作型机器人发展。以新加坡精密工程公司Sky Engineering为例，该公司面临薪资不断上涨、技术劳工日益短少的挑战，为了在生产成本上维持竞争力，Sky Engineering希望引进工业机器人，以解决上述的潜在问题。

该公司的厂房设备全天候运转，公司必须将无趣且重复的工作改为自动化运作以压低成本。除了效率之外，公司也得考量空间及安全问题。面对房地产价格不断飙涨，工厂能扩大的范围有限，导致员工作业范围相当靠近机具。

Sky Engineering经过详细的研究后，发现Universal Robots能满足他们的需求，决定在CNC机台上试用UR5机器手臂，协助各项清洁及准备工作。该公司很快发现，相较于过往所有工作均仰赖人工，这位“新员工”让一人同时能操作两部机台，大幅降低成本，达成过去不可能的目标。

此外，机器手臂内建力量感测器，可同时解决安全与空间疑虑，让员工能与机器人相邻工作，再加上程式设计使用方便，让员工即便缺乏工业机器人的操作经验，仍可自行设定机器手臂。尤其是机器人投资报酬率极佳，仅需15个月就能摊平成本。

机器手臂结合智慧工厂系统　制程走过必留痕迹

虽然以机器手臂取代人类作业员，对厂方及企业来说，最直接的好处在于节省人力成本与解决劳力短缺问题，但机器手臂所能带来的效益其实不仅如此。

王亮国指出，机器手臂传统上被认为是取代人类执行三K工作(辛苦、危险与肮脏的工作)的理想方案，但在机器手臂越来越进步，整合更多感测技术与网路通讯功能后，机器手臂可以为企业带来许多人类作业员无法提供的价值。

例如，现在很多产业都面临人才青黄不接的情况，有好手艺的老师傅越来越稀少。以金属件抛光这个机械业常见制程来说，很多老师傅都具备用眼睛跟打磨时的手感来判断成品是否合格的能力，但随着这批老师傅逐渐退休，现在具备这种手艺的工人已经越来越少。配备力觉感应能力的机器手臂，可以用数位化的方法把老师傅的手艺转变成标准化的工业制程，主动配合砂轮机磨损的状况增加打磨的力量跟时间。

若把机器手臂结合智慧工厂与大数据分析，还可以为企业创造出更多价值。产品组装来说，人类作业员在锁螺丝时，很难准确知道自己究竟花了多少牛顿米的力量来执行这个动作，但配备力觉感测器的机器手臂不只可以感测力道，还能把数据即时储存在云端资料库备查。万一产品故障或良率有问题，不论是要进行失误分析(Failure Analysis)或用大数据分析来改善制程，一切都有资料佐证。

郭明珠也指出，许多工厂装配线的工作需要高精准度与稳定一致性，这样的工作适合交由机器人执行，以确保生产品质。许多拥有装配线的产业均生产高价值的产品，而人为失误则会增加生产成本，品质稳定与否也是影响营收及事业成败的关键因素之一。

机器全面取代人力仍是遥远梦想

生产自动化技术飞快演进，机器手臂也变得越来越智慧，甚至已经有部分自主判断跟回应外界情况的能力，因此许多学者都担心，越来越聪明的机器，将会取代人类在职场上的地位。不过，单就机器手臂这个环节来看，目前机器手臂最能创造价值的地方，还是在代替人类执行人类做不到或做不好的工作上。

王亮国指出，机器手臂的导入牵涉到许多配套环节，不只是采购机器手臂、安装、设定那么简单。生产制程的特性、企业所面对的市场环境、主事者导入的决心等，都会影响到机器手臂的导入速度。一个很明显的例子是，即便都是电子产业，有些公司导入机器手臂的速度飞快，但有些则是慢慢摸着石头过河。

整体来说，产品越标准化，就越容易导入机器手臂，投资回收的速度也快；但如果产品客制化的程度高，这时候就要有更多配套来辅助，例如把一条龙式的生产线改成细胞式结构或容易切割重组的工作站。但越多配套就代表导入成本跟门槛越高，就经济效益来说未必划算。

郭明珠则表示，该公司相信，人类和机器人不应是对立的状况，有些工作适合交由机器人自动化执行，有些机器与工作则适合由人类来操作。因此，在促进协作的过程里，必须确保人员与机器紧邻工作时，也能拥有安全的工作环境。