歷經(jīng)連續(xù)兩年美中貿(mào)易戰(zhàn)及疫情衝擊下，不僅造成各國製造業(yè)供應(yīng)鏈更為緊縮、破碎，後疫時代解封初期又逢塞港及運費高漲，導(dǎo)致缺料及交期延宕之苦。未來遠距、零接觸作業(yè)勢必將成新常態(tài)，運輸機器人在智慧製造的核心地位更隨之水漲船高，推動業(yè)者必須結(jié)合更多資通訊科技加值及創(chuàng)新商業(yè)模式，才能真正替客戶提高生產(chǎn)效率。
過去較不為人重視的無人自動導(dǎo)引搬運車（Automated Guided Vehicle；AGV）則因為問世甚早，在1950年代就出現(xiàn)在汽車製造業(yè)的工廠商轉(zhuǎn)，被歸類為專業(yè)服務(wù)型機器人之一，期許透過物料搬運自動化，來減少豐田精實生產(chǎn)模式裡（TPS）包括搬運、等待及動作時間，進而降低其他包括過量生產(chǎn)、加工、庫存或不良品廢料等7大浪費，讓員工充份發(fā)揮潛能，投入到具有更高價值的工作。
但在工業(yè)2.0~3.0時代，廠內(nèi)為求精度及符合經(jīng)濟效益，AGV主要透過實體色帶、磁條軌道導(dǎo)引，結(jié)合製造業(yè)自動倉儲系統(tǒng)運作。直到近10年隨著資通訊科技日新月異，運算力更強大且成本更低，又迎來工業(yè)4.0智慧製造趨勢，使AGV也開始搭配機器視覺（VGR），或光學(xué)雷達（LiDAR）與同步定位與地圖建構(gòu)（Simultaneous Localization and Mapping；SLAM）技術(shù)來提高導(dǎo)引運行精度。
另以調(diào)度派車系統(tǒng)規(guī)劃AGV、堆高車動線，在廠區(qū)和倉庫內(nèi)外快速穿梭，讓自動化倉儲系統(tǒng)管理變得越來越靈活有彈性；再整合人工智慧（AI）演算法、3D視覺系統(tǒng)及協(xié)作機器人的自主移動機器人（Autonomous Mobile Robot；AMR），以提高設(shè)備稼動率和生產(chǎn)效率、良率。
| 圖1 : 透過調(diào)派系統(tǒng)規(guī)劃AGV、堆高車動線，可讓自動化倉儲系統(tǒng)管理變得越來越靈活有彈性，以提高設(shè)備稼動率和生產(chǎn)效率、良率。（source：tmhe-media.azureedge.ne） |
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工研院剖析運輸機器人商機 聚集光達與視覺技術(shù)
工研院產(chǎn)科國際所分析師黃仲宏也在今年舉行的「眺望～2022產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢」研討會機械專場上指出，受惠於庶務(wù)性勞力短缺，疫情成為機器人與AI技術(shù)發(fā)展的助力，2020年全球工業(yè)機器人裝置量約為38.4萬臺，可望維持連續(xù)6年（2010~2021）成長紀錄。即使Q3~Q4恐受到缺料、塞港等因素影響，導(dǎo)致出貨量或不如預(yù)期，仍保守估計2021年將達到42萬臺。
且預(yù)料因應(yīng)貿(mào)易戰(zhàn)、後疫時代新一波生產(chǎn)趨勢挑戰(zhàn)，彈性、靈活製程會是製造業(yè)首要改善目標(biāo)，企業(yè)將會更願意投資包括機器人、自動化流程、雲(yún)端及AI等技術(shù)與創(chuàng)新生產(chǎn)工具，帶動工業(yè)機器人的應(yīng)用需求。黃仲宏估計，到了2025年機器人會再融入新一代資通訊技術(shù)，以模組化形式擴大應(yīng)用而達到60萬臺裝置量，續(xù)扮演智慧製造的核心設(shè)備或關(guān)鍵單元零組件。
其中工業(yè)機器人將持續(xù)朝向可自主移動，擁有人類技術(shù)的方向發(fā)展，除了前三大主要應(yīng)用領(lǐng)域涵括：汽車、電子電機、機械金屬等共占全球裝置量70%以上，已逐步融入技能化、協(xié)作化、彈性化趨勢，跨足新領(lǐng)域。服務(wù)型機器人不僅外觀像人，也要開始具備人類認知能力，滿足現(xiàn)今智慧家庭（掃地機器人）、醫(yī)療（達文西機器人）等衍生的無人化應(yīng)用需求，未來還將導(dǎo)入AI、移載技術(shù)，建置服務(wù)系統(tǒng)，來滿足剛性需求或殺手級應(yīng)用。
尤其是機機/人機協(xié)作發(fā)展，將促使機器人從「勞力密集」邁向「技術(shù)密集」道路，包括利用AMR擴展服務(wù)範(fàn)圍到尚未使用機器人的企業(yè)，以AI縮短機器人上線時間，預(yù)料新一代資通訊技術(shù)會讓機器人逐漸技能化。黃仲宏說：「拜AI、5G等ICT科技不斷演進，估計2022年新安裝工業(yè)機器人將約有45%以上將具備人機協(xié)作、自我診斷、機對機學(xué)習(xí)（Peer-Learning）或自主認知（Autonomous Cognition）等智慧化功能，藉此提高生產(chǎn)力。」
以及歐日系品牌多軸機器人本體製造商將透過銷售系統(tǒng)化方案，來提高利潤。黃仲宏表示，相關(guān)方案又分為以機器人為核心的單機製造系統(tǒng)，或與廠內(nèi)其他自動化設(shè)備整合形成的單元製造系統(tǒng)。為了擺脫已成紅海的工業(yè)機器人本體市場，並看好2020年由機器人系統(tǒng)整合衍生的產(chǎn)值已高於本體2倍以上，未來商機只增不減。
黃仲宏表示，如今四大家族都已積極投入拓展該領(lǐng)域收益，除能彌補單機售價下滑造成的損失，更希望透過如視覺、觸覺等系統(tǒng)整合技術(shù)，提高競爭門檻。日本工業(yè)機器人大廠也認為，機器人必須與周邊生產(chǎn)設(shè)備整合為一個系統(tǒng)，才不會淪為自動化的孤島。
在機器人產(chǎn)品發(fā)展趨勢上，感知技術(shù)與機器人的整合，輔以AI人工智慧，將促使新一代的機器人因為更易於安裝和編程；且歸功於通訊技術(shù)的進步，讓機器人得以無縫連結(jié)、整合到智慧製造的策略部署中。
| 圖2 : 工業(yè)機器人將持續(xù)朝向可自主移動，擁有人類技術(shù)的方向發(fā)展，已逐步融入技能化、協(xié)作化、彈性化趨勢，跨足新領(lǐng)域。（source：i.ytimg.com） |
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黃仲宏進一步剖析智慧機器人技術(shù)發(fā)展趨勢，呼應(yīng)現(xiàn)今全球科技圍繞在AI、5G、B5G、IOT等技術(shù)議題發(fā)展，由機器人整合的系統(tǒng)會隨之發(fā)展而更加智慧化，所掌握的關(guān)鍵技術(shù)分別是：自主移動、辨認識別、精密控制、遠距通訊，進而展示出不同特性。他認為：「機器人某種程度與自駕車類似或相輔相成，如Level 3等級以上必備的光達，也可用於自主移動機器人。」
但有別於機器視覺屬技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的競爭者眾，在智慧製造趨勢下的2020年市場規(guī)模仍達到90億美元，預(yù)估2025年將達100億美元。並持續(xù)擴大到物流自動化領(lǐng)域，於物料形狀識別、尺寸檢測、條碼識別等領(lǐng)域解決傳統(tǒng)人工分揀效率不足的問題，得以充份發(fā)揮高效識別優(yōu)勢。就連美商COGNEX也在2020年財報特別劃出物流領(lǐng)域，營收占比達到20%；Amazon也不斷透過併購擴大自動化業(yè)務(wù)，目前共有超過35萬臺物流機器人，未來將持續(xù)深入智慧化應(yīng)用，而不只單純運送。
光達＋高精地圖則主要用於自駕車，且已被看好應(yīng)用於AMR等自動化領(lǐng)域，在特定條件下的自主移動情境中，光達在判斷物體資訊，探測距離/辨別角度具有優(yōu)勢，毋須仰賴機器視覺演算法，將從2020年約30億美元的市場規(guī)模持續(xù)擴大，預(yù)估到了2025年達125億美元。
黃仲宏指出，目前光達掃描方式主要分為：機械旋轉(zhuǎn)式、半固態(tài)式（MEMS）、固態(tài)式，其中固態(tài)式光達因為機械運動零組件較少，具有可量產(chǎn)的優(yōu)勢。在成本與穩(wěn)定考量下，光達正從機械式、半固態(tài)式，再往純固態(tài)式方向演進。
展望未來，隨著O-RAN（Open Radio Access Network Alliance）逐漸普及，盼能降低業(yè)者建置成本，加速布局各種5G垂直應(yīng)用，最終能實現(xiàn)在1km距離內(nèi)部署上千臺AMR跨廠區(qū)以時速50km運行目標(biāo)；甚至結(jié)合低軌衛(wèi)星，降低網(wǎng)路時延，打造AMR在元宇宙情境。
| 圖3 : 光達＋高精地圖則主要用於自駕車，且已被看好應(yīng)用於AMR等自動化領(lǐng)域，在判斷物體資訊，探測距離/辨別角度具有優(yōu)勢。（攝影：陳念舜） |
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運輸機器人布局海內(nèi)外 發(fā)展還須健全商務(wù)模式
值得一提的是，如前述引進各式各樣尖端資通訊科技為智慧機器人加持人之後，也別忘了以機器人本體衍生多元智慧化應(yīng)用與系統(tǒng)化解決方案，原本即是歐日系大廠為了掣肘後進對手而建立的技術(shù)、資金規(guī)模門檻，臺灣中小企業(yè)在如今數(shù)位轉(zhuǎn)型時代，還應(yīng)建立合宜商務(wù)模式。
目前在臺灣代理洛克威爾自動化（Rockwell Automation）、UR（Universal Robots）協(xié)作型機器人品牌的所羅門公司（SOLOMON），近年來也已靠自主開發(fā)AI、3D視覺系統(tǒng)聞名，進而搭配全球超過25家工業(yè)/協(xié)作/水平多關(guān)節(jié)機器人、自動化設(shè)備與系統(tǒng)整合商合作，布局全球自動化市場行銷。
率先將自主開發(fā)的AI辨識演算法導(dǎo)入3D視覺應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)相較於傳統(tǒng)比對CAD圖檔的方法更加彈性與智慧，得以解決軟性材質(zhì)難以夾持整理、辨識比對的困境；再利用拖拉流程圖，快速形成可應(yīng)用模組，尤其看好在需要高速及彈性的物流產(chǎn)業(yè)應(yīng)用成長最快。
然而，現(xiàn)今要靠單純靠賣斷自動化賺錢並不容易，如最近所羅門在歐洲客戶便希望除了提供3D視覺在內(nèi)的機器人Picking station之外，還必須親自到當(dāng)?shù)兀槍Σ煌放频淖詣踊O(shè)備執(zhí)行整線系統(tǒng)整合。但考量過程太曠日廢時，經(jīng)過漫長溝通後才說服客戶，願意接受由當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)整合通路商處理，相隔約一年半才正式出貨首臺機器人。
且一般而言，設(shè)備供應(yīng)商其實通常不願去插手基本電控以外機構(gòu)整合，以防有跟客戶搶生意之嫌，而不利結(jié)盟。目前所羅門除了教導(dǎo)終端客戶操作之外，還要負責(zé)培養(yǎng)合格系統(tǒng)整合商，以克服機器視覺系統(tǒng)容易受到周遭環(huán)境因素影響的缺陷，同時簡化設(shè)定參數(shù)、優(yōu)化軟體流程與使用者介面（UI）來減輕工作負擔(dān)，以滿足現(xiàn)今客戶希望不必編程（No code）的要求，又能防止發(fā)生碰撞或干涉。
未來也不排除會創(chuàng)新商業(yè)模式衍生，與現(xiàn)今包括自動化硬軟/體設(shè)備廠商都還在銷售單套系統(tǒng)不同，未來也可望轉(zhuǎn)型成為訂閱式，就必須因此改變架構(gòu)，融入網(wǎng)路、雲(yún)端等技術(shù)，而不像傳統(tǒng)光學(xué)檢測難以調(diào)整。將來在所羅門3D相機內(nèi)就能內(nèi)建AI模型和分散式運算架構(gòu)，在協(xié)助物流業(yè)客戶建立完成演算法模型，就能一次複製到世界各地發(fā)貨中心通用，不必因各地環(huán)境有異，而須到處調(diào)整。另因應(yīng)目前市面上將協(xié)作型機器人+AGV整合成為AMR主流，所羅門也已引進UR的兄弟公司MiR品牌AGV，能夠搭配AI+3D視覺系統(tǒng)，在工廠或倉庫中自主搬運送貨物。
另一家彈性製造和智慧物流系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商賓鑫智能科技公司（BITO），則以承襲源自卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機器人研究所（CMU Robotics Institute）開發(fā)的機器人核心技術(shù)與研發(fā)動能，而掌握AI演算法、視覺識別感知、機器人軟體架構(gòu)、電子硬體控制等關(guān)鍵技術(shù)，協(xié)助各行各業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型升級。
自從2019年落腳臺灣後，便採取穩(wěn)紮穩(wěn)打，逐步微調(diào)營銷策略，雖然現(xiàn)仍以推廣解決方案的軟體為主，包括BAPS智慧排程系統(tǒng)、BFMS多機調(diào)度系統(tǒng)、BANS單機控制系統(tǒng)，還有可透過自然雷射導(dǎo)航定位BSLAM系統(tǒng)，達到即時動態(tài)建圖及定位，既可部署完整解決方案，也能依客戶需求分開獨立部署，與不同AGV/AGF硬軟體、系統(tǒng)整合商共同規(guī)劃部署完整解決方案，可在3天內(nèi)完成定位、調(diào)校，並對接客戶ERP/MES/MES系統(tǒng)，以提高工廠生產(chǎn)和管理效率，協(xié)助企業(yè)加速朝智慧製造轉(zhuǎn)型。
此外，由於臺灣半導(dǎo)體、電子、工具機等產(chǎn)業(yè)這兩年來出口既不受疫情影響，反而更為暢旺，促使賓鑫全年營收甚至還比2019年成長5倍；加上調(diào)整營銷模式轉(zhuǎn)型策略成功，有別於2019年剛開始在臺灣以推廣專案項目為主，每次執(zhí)行完成須耗時3~6個月，甚至是一年才驗收，即使獲利再豐厚也入不敷出，以及國外研發(fā)團隊在防疫期間也不便來臺支援。
所以在2020年除了在臺灣專案項目逐步驗收成果收成之後，賓鑫還開始從下半年開始推出新增3款標(biāo)準(zhǔn)品版本，搭配BANS單機控制系統(tǒng)，可相容多款A(yù)GV、AGF（堆高機）等底盤和感測器，賦予機器人認知、理解和行動能力，還可與其他調(diào)派系統(tǒng)軟體或系統(tǒng)整合商客戶，如均豪、盟立等合作提高運作精準(zhǔn)度，強調(diào)將以協(xié)助客戶自主創(chuàng)新為主，而不直接與終端客戶（End user）接觸，未來盼能提高占營收比重達70%。
同時提供光達BSLAM自主導(dǎo)航定位系統(tǒng)，除了基於自然雷射SLAM技術(shù)，可應(yīng)對室內(nèi)室外無縫銜接、無燈、低光線等多種多變複雜環(huán)境；另搭配多種傳感器資訊融合技術(shù)，可支援構(gòu)建百萬m2（2D雷達）面積的超大地圖和即時定位，並可探測閉迴路和修正地圖，保證完整的地圖構(gòu)建精準(zhǔn)定位。曾公開展示客戶結(jié)合BSLAM的堆高機，具備避障及進出電梯功能；同時克服室內(nèi)/外高動態(tài)明暗差異與狹窄倉儲空間對於高精度光達的挑戰(zhàn)。
若搭配賓鑫自家BANS單機控制系統(tǒng)，精度可達10mm；再加裝反光板、視覺伺服二次定位後，增至3~5mm，用於生產(chǎn)線上對接輸送帶導(dǎo)入AI演算法之後，還能減少輔助二次校對的配件，以縮短部署時間；搭配AMR+機器視覺，則可望達到3mm精度。現(xiàn)也提供航太業(yè)客戶建構(gòu)5G場域所需堆高機和多機調(diào)度系統(tǒng)，但賓鑫強調(diào)未來無論是任何通訊方式，都能支援客戶自行選擇。
| 圖4 : 賓鑫透過多機調(diào)度系統(tǒng)，可接受上層指令完成機器人、搬運車、堆高機等任務(wù)調(diào)度和路徑規(guī)劃。（攝影：陳念舜） |
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總結(jié)
回顧2019~2020年以來，雖因疫情導(dǎo)致各國製造業(yè)在供需兩端都受到嚴重衝擊。但對於臺灣以半導(dǎo)體、電機電子等產(chǎn)業(yè)出口營收反而屢創(chuàng)新高，唯一要擔(dān)心的只有缺料及交期延宕風(fēng)險。未來運輸機器人除了融入新一代5G、AIoT等資通訊科技，以支援不同領(lǐng)域應(yīng)用之外，還須掌握所衍生的系統(tǒng)商機，打造創(chuàng)新商業(yè)模式，才能不畏歐日大廠築起的技術(shù)高牆，甚至可與之合作，爭取終端客戶系統(tǒng)整合訂單。
**刊頭照：（source:mediapool.bmwgroup.com）
