行動式手臂機器人簡介與應用

摘要：因應行動式手臂機器人的世界發展趨勢，本文針對行動式手臂機器人之架構與應用，進行介紹與探討，除了針對目前全球之行動式手臂機器人進行簡介外，同時介紹工研院機械所近期所發展的兩款行動式手臂機器人，文末則對行動式手臂機器人於不同產業可能之應用方向進行探討。
Abstract：In view of world development trend of mobile manipulators, this article introduces the architecture and applications of mobile manipulators. In addition to the introduction of the existing mobile manipulators, this article also introduces two types of robots developed recently in ITRI. The last part of this article discusses the potential applications for the mobile manipulators in different industries.

關鍵詞：行動式、服務型機器人、產業
Keywords：Mobile manipulator, Service robot, Industry

前言
根據國際機器人協會(International Federation of Robotics, IFR)的統計，全球工業機器人銷量處於穩步成長態勢，特別是2005～2014年間，新安裝之工業機器人年均成長速度達14%，也讓全球工業機器人銷量在2015年首次突破24萬台，前五大機器人市場排名分別為大陸、南韓、日本、美國、德國，這5個國家工業機器人總銷量佔全世界的69.92%。至於地區市場佔比方面，亞洲為工業機器人使用量最大的地區，佔比達50%，其次是美洲(包括北美、南美)和歐洲。值得注意的是，機器人在亞洲的銷量從2012～2015年的年均成長成長15%，遠高於美洲和非洲的6%，其中又以大陸、日本、南韓和泰國最多，佔亞洲地區總量的75%，佔全球銷量的52.5%。目前工業機器人主要應用國，則是以日本、南韓和德國為主，2014年日本每萬名工人擁有323台工業機器人，南韓為437台，德國為282台，同時新增量更佔全球的30.9%，市場規模分別為2.9萬台、2.1萬台、2萬台，也讓這些國家成為近年工業機器人技術、標準及市場發展的主導者。另外根據工研院IEK針對全球智慧機器人產值統計及預測[1]，2016年整體市場的規模為540億美元，未來可望逐年成長，到2020年時可達700億美元(機器人產品本體，未含機器人系統)。IFR(International Federation Robotics)更進一步預估，全球工業機器人的需求從2018年開始到2021年每年均有14%的成長率如表1所示[2]。

表1 IFR(International Federation Robotics)預估全球機器人成長率

以上所提之工業機器人，多以固定式機器手臂系統所構成，然而為了迎合製造業的未來製造趨勢，工業機器人顯然必須也要朝更加智慧化發展，如何與其他智慧設備連接共享訊息之外，如何讓工業機器人本身具有靈活性和敏捷性成為一個重要課題，包括機器學習、機器視覺等技術，從2D檢測、定位到3D取放、量測、人機協作的相關應用，都將會成為機器人未來發展的關鍵。
基於上述所提，工業機器人之靈活性、敏捷性以及人機協作應用為機器人未來發展的關鍵，甚至同樣為未來服務型機器人發展之相同要素，因此行動式手臂機器人的發展應用也就因之孕育而生如圖1，在工廠產線中，行動式手臂機器人同時具有一般移動式搬運機器人的智能運載移動功能，以及機器手臂之加工與裝配等功能，因此相較於一般產線上之固定式機器手臂機器人，在未來智能工廠的推展上，行動式手臂機器人扮演在加工及裝配工作中更為靈活以及彈性的角色，並可更進一步實現人機協作的需求，也因為這些特點，行動式手臂機器人也被預期運用在專業型的服務型機器人領域中，甚至也被預期導入到家庭場域成為機器人管家使用，從工業應用到生活中的服務型應用都是行動式手臂機器人可以運用之領域。以下直接針對行動式手臂機器人進行介紹以及應用探討。

圖1 因應靈活性與人機協作需求出現的移動式手臂機器人

行動式手臂機器人簡介
1.全球之行動式手臂機器人簡介
近幾年全球陸續發展了多種不同類型的行動式手臂機器人如圖2，包含工業型行動式手臂機器人(Industrial Robot)、服務型行動式手臂機器人(Service Robot)、仿生型服務型行動式手臂機器人(Legged Robot)以及飛行式行動式手臂機器人(Flying Robot)[3]，而本章節將以輪式行動式手臂機器人為主要介紹標的，並依據不同應用需求形式分類，即逐一介紹目前全球所開發出不同類型應用之行動式手臂機器人，包含其開發公司、應用領域、應用特色以及其產品定位。

圖2 全球發展之移動式手臂機器人主要類型