編者的話｜機器人讓製造更有彈性

這一期的機械工業雜誌，我們相當榮幸請到國立陽明交通大學電機系楊谷洋教授，特別為我們在領袖觀點專欄中，探討AI機器人時代對機械產業的挑戰以及機會。工研院產科國際所的黃仲宏研究經理也為本期產業脈動專欄特別撰稿，黃經理將他在國際機器人協會也就是所謂的IFR的觀察，研析2021年世界在工業機器人的最新發展，從工業機器人的裝置量、OPC機器人共同規範、以及機器人易用性佈署來探討我們台灣可能的機會、契機以及應用的需求和趨勢。在市場前線專欄中，我們很高興能請到千附精密股份有限公司賴明村總經理，跟讀者們分享智慧製造和機器人系統如何應用到光電、航太、以及半導體業。相信讀者們可以從這三位的專欄文章中，思索找到機器人可應用到相關產業的方式與商業模式。在技術專輯方面，工研院機械與機電系統研究所黃甦組長，以及多位學界與法人的專家，將針對機器人應用於製造加工所需之路徑生成、精密定位與力量控制、視覺伺服控制、多個智慧移動機器人相關之協調控制與通訊等技術，和讀者們一同透析智慧機器人在機械、電機、電控、以及資工等各領域所需之技術的深化與整合。
過往機器人在製造方面的應用，一般而言在於取代人力進行高負載、高重複性的取放作業，也就是所熟悉的自動化應用。由於機器人由許多機械元件所組成，其元件間的容差在往復運動與作動之下會產生變異，因此在精密製造與加工的應用上，以自動化的概念將機器人應用於製造上是勢必需要額外智慧化的考量。提高機械元件的剛性來減少加工平台或是機械元件的振動以提升加工精度或許是個可行的做法，然而機械手臂從其結構而言，可視為一個開迴路的機械連桿結構，而各個連桿結構則是透過具有一定的撓性軸關節元件來連結。從結構力學而言，機器手臂的結構設計先天上就是剛性不足，然而卻也正是因為這結構剛性的不足，讓其產生更大的操控靈活度。為了避免機械手臂用於加工製造上「走精」也就是精度走掉的現象，智慧化元素如傳感器和先進控制等的加入，則可大幅提升其系統的可觀察性(observability)和可控制性(controllability)。應用於複雜的加工，除了經由智慧化元素的加入以擴增系統的可觀察性和可控制性之外，整合加工製造的原理、domain know-how與經驗、以及跨域科學與技術融合，其實才是真正讓機器人在製造生產上產生落地價值的關鍵。