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〈工業技術與資訊〉機器人、電動車再進化

工業技術與資訊月刊 2023-03-19 09:50

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Cubot ONE置物容量大,室內外通行,還可行駛崎嶇路面。(圖:工業技術與資訊月刊)

撰文/陳怡如

疫情黑天鵝振翅飛過世界,面對疫後零接觸、少子化缺工的重重挑戰,機器人被視為產業智能化和填補勞力缺口的重要關鍵;另一方面,火熱的電動車趨勢也是 CES 2023 的關注焦點。今年工研院在 CES 大展上,展出 3 項機器人與電動車相關的創新科技,為產業數位轉型找到解方。

不管是工廠內的機械手臂,或是可搬運負載的自主移動載具,機器人的高彈性,可適應各種製造環境,更因為疫情帶來的斷鏈、缺工和零接觸商機,以及整體社會的高齡化、少子化轉變,促使全球企業加快評估機器人導入。機器人的應用,將成為後疫時代生產效率增長的關鍵。

機器人結合邏輯判斷 化身智能平台

機器人從 1.0 的自動化,到 2.0 的數位化,再到 3.0 的協同化,進化到現今 4.0 的智能化,工研院產業科技國際策略發展所分析師周暐程表示,「機器人不僅是自動化設備,更是智能平台。」透過結合人或生物的邏輯判斷能力,像是感知、規劃、動作、協同等,讓機器人搖身一變,成為一種具有高度靈活性的智能化機器。

根據國際機器人聯盟(IFR)報告,2022 年全球工業機器人新增 57 萬台,年增 10.3%,產值達 270 億美元;專業型服務機器人在 2021 年銷售大增 37%,來到 12 萬台,其中以物流應用為大宗。周暐程指出,機器人市場蓬勃發展,主要有三大驅動因素,包含實現零接觸作業模式;高危險、高負荷作業替代,以及彌補人力不足。

事實上,機器人取代傳統勞力工作已成趨勢。世界經濟論壇(WEF)的《未來就業報告》即指出,2020 年全球機器工作量占整體 33%,人力占比為 67%;預估到 2025 年,機器工作量將達 47%,而人力占比將減少至 53%,未來機器人的裝置量及整合應用將會大幅增加,將迎向人機協同共工的合作模式。

自主移動載具 Cubot ONE 能過馬路還能搭電梯

在零接觸和缺工議題催化下,「自主移動機器人」(AMR)正快速崛起。國際研調機構統計,AMR 全球市場規模,2021 年約在 21~24 億美元左右,2030 年可達到 92~220 億美元,年複合成長率達 22~34%。

服務業運用機器人也越來越普及,不少餐廳已導入機器人送餐,對缺工的服務業助力不少。而工研院開發的「室內外自主移動載具 Cubot ONE」,更是全臺首創可在室內、戶外自由移動,還能自己搭電梯到指定樓層,完成門到門(Door To Door)的配送服務。

Cubot ONE 能和電梯「溝通」的秘密,在於整合 C-V2X 車聯網技術、3D 定位與導航技術,以及 5G 連網技術,「V2X 就是 Vehicle-to-everything(車聯網),所以 Cubot ONE 能跟電梯溝通,也可以跟紅綠燈溝通,讓 AMR 過馬路的時候更加安全,」工研院南分院智慧製造服務系統組副組長李坤敏說。

有別於一般工業場域常用的 AGV 自動運送車以地面磁條導航,Cubot ONE 考量室外環境和光線較難掌握,或受雨天干擾,改採光達及感測器,並善用 5G 低延遲及大頻寬特性,進行準確避障,可行駛於崎嶇路面,在複雜的十字路口通行無阻,甚至爬上 15 度的斜坡也不是問題。

李坤敏進一步說明,每輛 Cubot ONE 有 4 個櫃門,可同時載送 24 份餐點。當餐點到了客人家門或是公司門口之後,會以電話通知取餐,訂餐的客人只能開啟自己餐點的那道門,避免誤拿。

由於疫情加速線上購物的成長力道,使得最後一哩的運送與物流車輛需求增加,無人配送前景看好。若此趨勢維持不變,全球要運送的包裏數量,將從 2022 年的 1,700 億個,成長至 2027 年的 2,800 億個,也讓外送成為新的服務項目。在少子化、勞工短缺之際,Cubot ONE 預估可節省 70% 外送員人力成本,也呼應零接觸的服務商機。

目前這項技術獲得 7-ELEVEN 青睞,將於高雄軟體園區 3 棟辦公大樓之間提供送餐服務,消費者只要一鍵下單,餐點即可抵達門口。Cubot ONE 也串聯統一集團外送平台 foodomo 進行場域實證,未來也能搭配智慧後端管理平台,協同多機運作。

機器人史密斯 開啟人機協作時代

機器手臂來回研磨拋光,轉眼間一個光滑細亮的水龍頭就大功告成,宛如人工細細打磨的技法,來自工研院研發的「機器人史密斯」(RobotSmith)。即使邁入工業 4.0,臺灣不少金屬加工業仍屬於傳統危險、骯髒、辛苦的「3K 產業」,導致年輕人不願進入老舊工廠執行重複又辛勞的工作,造成嚴重缺工和經驗斷層等問題。

為了彌補生產力缺口,工研院研發出「機器人史密斯」,以 AI 軟體技術克服製程瓶頸,模仿人工手法,用 EzSim 應用軟體完成機器人模擬,計算最佳研磨路徑參數,再搭配感測器,調整研磨角度和力量。

「機器人史密斯」透過虛實整合於線上修正研磨拋光路徑,以即時力學訊號,補償機器人路徑,讓機器人得以用精細的力量控制,模仿工匠的手藝細微調整,讓表面處理如工藝般細緻,再現老師傅智慧。目前「機器人史密斯」已技轉給國內自動化廠商,應用於水五金、廚具、醫材人工關節等拋光研磨,橫跨 9 種產業,開啟人機協作新時代。

在 CES 現場,「機器人史密斯」吸引韓國電子技術研究中心、工業領域、時尚領域專家洽談,期望有進一步合作機會;來自時尚領域 Echnofashion 的 Huseyin Ozturk 更表示:「我覺得 RobotSmith 可以有很大的應用,例如用在珠寶業的戒指跟銀飾手工拋光。」

周暐程觀察,未來自動化技術升級,導入機器人的需求看漲,亞洲國家尤為明顯。以臺灣來說,為了滿足客製化、少量多樣的市場型態需求,在選用機器人導入產線應用時,會考量靈活性、應用性及占地面積等因素,也增添導入協作型機器人與自主移動機器人的機會與優勢。

機器人不僅可導入在成熟的工業應用,在非工業應用的新興領域也會是一塊藍海市場,未來也將因應各種產業別需求,推出更多元化機器人解方,迎合不同的終端型態客戶。

碳化矽電動動力驅控器 提高電動車續航力

在智慧移動載具上,不僅有機器人,汽車科技也是今年 CES 一大關注焦點。在淨零排放趨勢下,電動車發展火熱,彭博新能源財經(BNEF)預估,在 2035 至 2040 年間,電動車與燃油車的銷售將呈黃金交叉,是未來交通移動的新寵兒。

瞄準電動車的龐大商機,工研院開發國產化的車用「碳化矽電動動力驅控器」,具備體積小、高效率、高功率三大特色,重點功率密度規格領先國際車用半導體大廠,可降低電動車電力損耗,並提升能源效率。

這項技術採用的化合物半導體「碳化矽」(SiC),是全球大力投入的半導體材料,因為具備高速、耐高溫、耐高壓的特性,廣泛應用於高頻通訊及動力電子元件。工研院特別研發離散式薄膜電容最佳化配置,僅 5 公升體積,可進行 800V 高壓操作,實測達 214kW 功率,功率密度高達≧40kW/L、效率高達≧98%,符合美國能源部對電力驅控系統所設定的階段目標。目前相關碳化矽功率元件驅動技術,已技轉給國內車用電源轉換器廠商。

由於效能亮眼,法國電力公司(Électricité de France S.A.;EDF)高階代表團認為,「碳化矽電動動力驅控器」很符合時下電動車市場需求;也有功率元件大廠認為,此技術小而美,體積小、功率佳,希望有合作機會,提升產品優勢,強化公司的既有功率開關元件產品。

CES 2023 已於 1 月 8 日閉幕,而工研院 9 項參展技術,仍在工研院的 CES 虛擬展示館展至 2 月 24 日,並接受國內外廠商預約一對一洽談商機媒合,歡迎洽詢。

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 370 期 2023 年 1/2 月號,未經授權不得轉載。





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