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未来自动焊锡机器人到底可以为人类做什么?

发布日期:2019-02-28 09:05 来源:索高 浏览量:0

机器人领域涵盖非常广泛,以广义来说,机器人包含机械手臂、拟人形机器人、特殊领域应用机器人,自动焊锡机器人、自动甚至扫地机器人、无人机、穿戴型机器人都可以划在机器人的领域。无论是哪一种型态的机器人,已经开始慢慢协助人类执行一些「特殊」的工作,例如深入危险区域采集或读取信息、陪伴及照护老人、在工厂提升组装作业的速度…等,但这些机器人多停留在一个口令一个动作的阶段,仍无法举一反三「思考」人类需要他们额外做些什么工作。

但随着更多新旧技术的加入,如传感器、微控制器、摄影机、各式有线与无线通信技术,以及近期正夯的人工智能(AI)、机器学习、机器视觉、扩增实境(AR)…等,机器人渐渐可以开始协助人类执行更多事。

机器人市场前景可期

根据市调机构IDC的调查报告,由于全球疯迷机器人,因此全球机器人与相关服务市场规模将由2016年的915亿美元(约新台币2.9兆元),倍增为至2020年的1,880亿美元(约新台币6兆元),反映出机器人市场火热程度。

另外,《中国机器人产业发展报告(2017)》统计数据也显示,全球机器人将迎来新一轮科技和产业革命的蓬勃发展, 2017年全球机器人市场规模将达到232亿美元,且2012~2017年的年平均增长率近17%。其中,中国大陆2017年机器人市场规模受惠于「中国制造2025」计划推动,市场规模预计可达62.8亿美元,约占全球市场三分之一的比重,而2012~2017年的平均增长率达到28%。若以机器人类别来看,中国工业机器人市场规模为42.2亿美元、服务机器人为13.2亿美元,而特种机器人则是7.4亿美元。

IDC分析,推动机器人市场快速成长的因素,主要来自技术进步、持续增加的应用案例,以及市场接受度的提升。技术进步主要贡献在机器人可以执行的任务种类增加,进而促使更多产业得以采用机器人执行相关企业任务。

服务型机器人市场不可忽视

若从机器人应用市场来看,服务型与消费型机器人市场发展力道颇为强劲。工研院产业经济与趋势研究中心(IEK)分析师黄仲宏认为,机器人在AI加持下,尤其服务型机器人,未来将形成新的商业体系。IEK统计数据表示,全球智能机器人市场规模预计将在2021年成长至336亿美元,无论工业型或是服务型的机器人市场都即将逐渐成长。其中,人手短缺越来越显著的现实环境因素,也将使未来智慧家居与医疗照护等需求驱动服务型机器人销售成长更加快速。

意法半导体(STMicroelectronics)资深营销经理杨正廉表示,虽然目前服务型机器人尚未被广泛使用,但该类型机器人如Zenbo、Pepper或是照护机器人…等,以及消费型机器人,如扫地机器人、玩具机器人…等可归纳在高阶机器人领域的产品,市场的发展将因许多技术的演进,抑或者未来社会发展状态而变得相当可期。

杨正廉所指的高阶机器人,具备与人类互动的能力,「高阶机器人不只是玩具,这类机器人可以和人们互动,无论是透过一些手势或是语音人机接口(UI),进一步提供人们一些必要的陪伴或是协助,因此未来可发展的空间或市场规模皆可关注。」他解释。

工业市场仍为净土

不仅服务型或消费类机器人,工业产线使用的机械手臂市场也能关注。在工业4.0推展更安全或高度自动化工厂议题的推动下,机械手臂、搬运机器人…等在工厂生产线中,可代替作业员执行较危险工作的机器人,也逐渐开始受到市场重视。

IDC表示,2016年超过半数的机器人市场采购金额是由制造业贡献,其中离散制造业占整体市场31%、流程制造业则占28%,到2020年,制造业仍将是机器人最大采用的产业,相关投资预估将达1,100亿美元。在离散制造业,机器人主要应用实例为组装、熔焊与涂装;流程制造业中,机器人的主要应用则为混合。

意法半导体模拟、微机电与感测组件技术营销经理陈建成认为,目前工业领域正朝着能简化作业步骤,也就是将作业员工作的程序由繁化简,甚至作业程序可持续运作不中断的状态。不过,这些要求若是由人类作业员来执行,时间一久,可能会「出乱子」——作业员过劳或是发生致命性的危险,以至于工厂得停工,造成重大损失。

有鉴于此,由机器人或是机械手臂来替代,将是较佳的方式,也因此工业领域用机器人逐渐受到重视。国家仪器(NI)技术营销经理吴维翰表示,若是将机器人大略分为消费性与工业用两大块,相较之下,工业机器人市场仍是一块处女地,市场竞争度相较于消费型机器人仍较小,是相关组件、系统业者可以耕耘的蓝海。

值得注意的是,除了消费与工业用机器人外,救难、搬运型机器人或是室内无人机等较特殊用途的机器人,由于能深入到救难人员无法到达的地方,或是具备「神力」可搬运比人类双手可及更重的物品,因此目前有些国家的军事或救难单位已导入这类特殊用器人,可预期此类机器人的市场在未来也会有更多的发展空间。

关键组件与技术助力

上述提到IDC分析机器人市场快速成长的原因之一是技术的进步。的确,在软件与硬件技术不断更迭的同时,促使机器人的功能越来越丰富、也越来越能满足应用需求,而机器人市场接受度的逐步提升,也提高相关半导体组件的采用率,为半导体组件拓展新应用市场,可谓「鱼帮水,水帮鱼」。

传感器——感知环境

机器人抑或者机械手臂要能在设定的方向动作、防止碰撞…等进一步了解环境,则需要仰赖各式各样传感器的协助。陈建成说明,消费型机器人包括扫地机器人、无人机、导览机器人…等,与手机使用的传感器大同小异,大多是加速度计加陀螺仪,再加压力计即已足够,与手机应用最大差别在于搭配的软件。

意法半导体影像产品事业部技术营销经理林国志补充,消费型或工业用机器人要避免碰撞到其他物体或是人体,还要能够测距与延边控制,即须添加飞行时间(ToF)传感器,而这些功能通常是扫地机器人、室内无人机、导览机器人,以及机械手臂的基本需求。

在工业应用领域,由于对机械手臂和机器人的要求是高度安全、精确及可靠度,因此除了加速度计、陀螺仪确保移动的方向性之外,还需要MEMS麦克风协助收集机械震动信息,可了解机器手臂运作状况,防止震动过大影响机械手臂的动作方向与准确性。

至于磁力计,渗透率则相对较低,这是由于磁力计易受干扰,需要较强的算法支持,且加速度计加上陀螺仪已足够算出相对方向。更重要的是,工业用传感器需要通过工规认证、具备长期(最少10年)供货保证,以及具备高准确度与可靠性。

微控制器——行动自如

机器人要能做出动作或是行走,需要马达协助,而要能控制马达则需要微控制器。杨正廉表示,机器人行走或是做出动作,一定需要马达,此时,微控制器即成为必得使用、万不可省的组件。

另外,机器人需要内建传感器、具备通讯技术,因此传感器融合(Sensor Fusion)或是通讯协议执行都需要微控制器。杨正廉强调,机器人平衡控制、人机接口与互动功能,在在都需要微控制器支持,唯独AI或是云端运算相关技术需要处理器的高运算能力,并非微控制器的应用范畴。即便如此,近期无论消费性或工业用甚至特殊应用机器的市场热度,为微控制器创造更多市场需求。



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