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議題資料
Robotics 2020: Multi-Annual Roadmap
機器人學2020:多年技術發展路徑圖
作者(外文) SPARC, the Partnership of Robotics in Europe
作者服務機構 SPARC, the Partnership of Robotics in Europe
出版年 2015/06/02
出版機構 SPARC, the Partnership of Robotics in Europe
連結網址 https://www.eu-robotics.net/cms/upload/downloads/ppp-documents/Multi-Annual_Roadmap2020_ICT-24_Rev_B_full.pdf
摘要 本研究主要提供:(1)機器人的主要應用及市場;(2)技術背景及進步;(3)公司部門合作的基本資訊;(4)未來技術發展的衝擊;(5)各應用領域的發展;(6)機器人技術的貢獻。我們從各應用領域的需求談起,論及系統提供的能力是否足以滿足需求,當然系統能力是由技術面所決定的,機器人的領域包含:(1)後勤運輸;(2)商業如採礦,民生基礎服務(電力、水力、瓦斯) ;(3)政府部門服務;(4)消費者需求;(5)農業;(6)醫療;(7)製造業。系統的能力包含:(1)適應力;(2)感知力;(3)決策力;(4)行動力;(5)互動力。技術方面可分為四個區塊,每一個區塊都有其作用:(1)系統發展為了要有好的系統與工具;(2)人機互動使得互動順暢;(3)機動學為了做出更好的機器;(4)感知與導航是為了要做正確的動作與智慧的提昇。機器人可用在許多領域,而且每一個領域均有其特殊的要求,這些特性與要求包含商業模式、使用者的類型,以及其基礎建設。
首先我們先就製造業來探討。機器人已成為製造業的主幹,為了要在全球競爭中勝出,製造業必需要敏捷且具競爭力,機器人的使用要跨出傳統的工業,如汽車與電子,必須要更具彈性,這需要新的科技與管理準則,例如:要跨出傳統的製造、機器人必須能處理微小的物件或者是非常軟的材料、…等。在這中程未來,機器人可能會影響下列這些領域:(1)精實且敏捷的製造;(2)微型化生產線;(3)導入網際網路實體系統;(4)導入適應性,可程式化生產線;(5)建置雙手臂機器人且輕量化低成本的操控系統;(6)和人類協同合作;(7)新的商業模式。機器人運用在製造業還是面臨到許多挑戰包含:(1)使用者不明瞭機器人的能力;(2)系統的複雜度高;(3)成本效益不高;(4)彈性以及適應需求的改變。
目前在歐洲進行的計劃包含FIRST-MM(彈性的行動操控),Customer-Packer(協助打包不同大小的箱子)等,如果把機器人在製造業的應用加以細分,則可分為:(1)生產;(2)食品;(3)中小企業製造;(4)軟產品;(5)客製化產品。就生產而言,機器人是在過去這十年扮演非常重要的角色,尤其是在航空、汽車、電子以及家電方面。機器人需要提昇效率,以確定市場佔有率。未來則需要服務型機器人,並且能夠處理不同的材料,例如:食品現在愈來愈多的人很關心食品鏈的成本,安全,追溯性,機器人用在食品的處理也愈來愈多,從生產食品到準備立即吃的食品都有。新的食品方面應用主要集中在人力密集,快速反應,避免污染的地方,如去骨的豬肉準備即可食用的肉品,包裝精美而容易受損的食品。在食品方面,機器人已經在使用,但必需要能產生效益,品質管制是一項挑戰,因為添加物和調味料必需固定量,而且產品的形狀都不一樣。未來機器人用在食品處理上必需要特別強調降低成本,符合衛生以及規定。對中小企業而言,機器人要著重於設計符合成本效益的系統,而且系統的操作要簡易,對操作人員而言非常的安全。一般而言專為中小企業設計的機器人相當稀少,但目前的挑戰是如何讓中小企業主體認到機器人對中小企業的重要。一般企業主不太願意投資在機器人除非有很明顯的好處,因此機器人解決方案必需要有高度的彈性,且成本低廉。未來的機會在於模組化與適應性。即使不熟悉的人可以勝任不同的工作,而且產品更換時,也能適用。但中小企業主強調短期投資報酬與低成本會使得採用機器人意願不高。其次,對於生產軟質產品如衣服、鞋子,機器人的使用會變的異常的複雜,因為必需適用在不同的部位與零件,使用機器人的動機必需要再探討,目前使用機器的案例不多,因此軟質產品都還是勞力密集。展望未來,有一些特殊的軟質產品是可以用機器人處理,或是軟硬合併的產品,機器人是有使用的機會。最大困難在於讓機器人處理這些軟質材料。目前有一個趨勢,愈來愈多的廠商透過網際網路讓客戶提出客製化的產品。採用機器人降低成本,快速交貨是一個重要的目標。要滿足這個需求,機器人軟硬體構型都必需能動態調整,因應使用者的選擇。
機器人的適應性指的是能夠自我學習,自我調整構型參數以因應操作環境的改變,此外,機器人也強調互動能力,和操作者溝通,甚至和其他的機器人溝通。機器人的可靠度也非常的重要,不能常常的故障,故障的間隔時間要十年以上。可靠度也隱含自我維護,保養,預測可能故障的位置與時刻,機器人也要賦與行動力,不同的柔軟度,可自動化,也可受到人為的指令,機器人也要有相當的操控力如抓、握不同材料的物品。機器人也需要有感知的能力,整合感應器,依據感應器的資訊,動態的作適當的反應。總而言之,要將機器人運用在製造業上需要有眾多的技術性功能,其目的都是要讓機器人易於操作、使用、調整構型,而且動態調整,提供安全的機制,符合人體工學,並且具有高效率,保障使用者的隱私。
摘要撰稿 伍台國(舊帳號)
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