迎接近年來智慧工廠對於彈性變化越來越大，傳輸機械已無法如過去從新廠規劃之初，即完成就定位配置。反觀AGV則受惠於機械視覺、光達地圖導引等技術不斷推陳出新，逐漸將無軌自主移動的潮流自物流業引進工廠，組成AMR，甚至還可望打造多機協作的「超自動化」雛型，並開發足型機器人跨越最後一哩路。

基於當前全球供應鏈重組或更破碎化浪潮，導致從世界各地回流的製造業將同時面臨缺工、缺地等困境，勢將難以複製如過去大規模量產，以降低成本的生產模式。工廠物流除了向來是生產製造過程中的關鍵環節，新一代智慧工廠的傳輸機械，也必須更為迎合彈性配置需求。

甚至要求自主移動機器人必須與環境同時設計動線，須先透過數位分身技術（Digital twins）模擬運作，從而達到最大效率。具備整合感測與運算等軟硬體技術的無人自主導引搬運車（Automated Guided Vehicle；AGV），則成為製造、物流業者打造智慧場域的關鍵系統。因此讓AGV市場快速成長，更可望在未來追求淨零碳排的「範疇三」領域扮演重要角色。

結合人工智慧　優化倉儲管理及供應鏈

包括如今倉儲物流機器人系統，便要求貨物流動架構須與機器人行為同時考量與設計，打破傳統輸送帶流水線模式，過去Amazon的Kiva機器人，便率先採取移動貨架，以物找人的概念。漢錸科技近年也推出新款「四向式穿梭車（Shuttle cart）自動倉儲」高密度存取系統，為客戶量身打造最合適的解決方案。

圖1 : 漢錸科技近年推出新款「四向式穿梭車自動倉儲」高密度存取系統，為客戶量身打造最合適的解決方案，將整體效率最大化，優化整體供應鏈。（攝影：陳念舜）

該系統不僅從上一代「梭車型料盒式自動倉儲」雙向行走的穿梭車升級為四方行走，再搭配升降機構進行垂直搬運，以夾抱方式取出貨品。還可依效能需求，由智慧調度系統按照當前任務指令和運行狀態，自主調度以彈性配置穿梭車數量，進行任務作業的全域優化，將整體效率最大化。

在台灣長期提供堆高機特殊改裝設備服務的供應商勤工（AXON），近年來也結合大數據與人工智慧科技，推出「AMR自主移動堆高機」，利用SLAM演算法一機完成無人化運搬，毋須鋪設額外的輔助線路，即可達到±1cm的精準率；亦可在無人化搬運的過程中，透過系統串聯，串起廠房既有的自動化生產、物料系統、生產系統，協助實現智慧化的目標。

AGV結合智慧化管控　提高搬運系統彈性與產能

工研院機械所經理韓孟儒指出，現今所有物料搬運貨品可概分為：原物料、半成品、成本等，以往須透過人力揀料與配送、搬運及上下料，直到最近3~5年始引進AGV自動化運送系統，相關技術包含：多車物料自動配送、無軌式控制與導引、自動搬運/上下料等技術。

經過工研院有效整合HI的智慧化功能，涵括：高彈性智慧交管、跨系統整合、客製化介面。透過智慧物料搬運系統架構中的MCS，統籌管理MES接單後下達的搬運命令；再交由工研院開發的ACS，選定、管理與控制不同品牌或導引型式的合適AGV/AMR，執行規劃路徑（route）、多車交通管理等功能；最後AGV/AMR再循此運送、完成上下料作業。

由於AGV或其他裝置上的PLC皆搭載ROS 2（Robot Operating System；機器人操作系統）開源平台，隨時皆可抽換或增減控制點來擴充也更有彈性；進而統籌規劃多車行進路徑、速度、停靠時間等不同任務，且不必重新調整，得以避免塞車及碰撞，有效提高搬運產線物料、工件的效率與產能。

目前工研院也將此多機派車、運載系統，導入半導體封測大廠矽品公司24/7精密製造產線，控制10台以上自主移動機器人（AMR），藉此升級智動搬運來服務上百台生產設備提高產能，塑造智造轉型生態系統，至今約節省搬運人力15%、AMR妥善率99.9%、超過95%稼動率，效益相當顯著。

順應智慧感測需求　縮短AGV開發時程

此外，有別於早期AGV係透過磁軌、色帶或是Bar-code定位導引路徑模式精準、快速卻乏彈性，難以跟上近年來應用場域多變調整。近年來在3D光達（LiDAR）感測器、同步定位與地圖構建（simultaneous localization and mapping；SLAM）等不斷推陳出新技術的整合下，促使AGV行進路線變得更為靈活、快速，應用觸角隨之從電商物流往製造業延伸，若要在成本及效能都達到業者能接受的甜蜜點，感測器將是關鍵！

因為AGV的智慧化將主要來自於軟硬體整合，相關設備製造及系統整合廠商在選擇感測器時，除了產品規格、價格外，還應重視廠商的整合能力與相關技術服務支援，對於產品的開發時程與可用性將有巨大影響，以符合客戶不同場域需求。建議設備與系統業者在投入發展時，必須找到可提供完整技術支援的合作夥伴，以快速完成開發，並確保AGV的實用性。

Hyundai Motor在2022年CES展中，也提出機器人技術為核心的「元宇宙移動概念（Metamobility Concept），結合AMR、延伸人類移動能力的「Expanding Human Reach」願景，研發AMR驅動輪模組與隨插即用的PnD平台（Plug & Drive Module）驅動模組，可藉此整合輪內電力驅動、懸吊、轉向、剎車等組件，從PnD平台架構裡衍生出多種個人交通、物流、服務型AMR應用。

圖2 : Hyundai Motor在2022年CES展中，也提出機器人技術為核心的「元宇宙移動概念，結合AMR、延伸人類移動能力的。（source：multivu.com）

產學研協助AGV再進化　促PCB產業數位升級

最近工研院便與PCB軟板廠嘉聯益、台灣科技大學三方產學研合作，打造微縮化AGV，強調其結合人工智慧（AI）辨識技術，協助台灣電路板廠商導入智慧製造技術、加速轉型為智慧工廠，克服產線人力不足等課題，預期可提升產線效率超過20%、降低工序作業時間50%，進而提升台灣PCB產業進軍國際市場的競爭力。

圖3 : 最近工研院也與PCB軟板廠嘉聯益、台灣科技大學三方產學研合作，打造微縮化AGV，結合AI辨識技術，協助台灣電路板廠商克服產線人力不足等課題（source：工研院）

工研院不僅藉此將現今AGV設備微縮化，並加入多自由度的上下料機構、AI視覺技術等，實現人機共工運載物料、提升產線效率；還可透過機器人內建的人員姿態辨識系統，確保人員作業正確，降低操作失誤可能造成產線停擺的損失，提供場域更加安全、可靠及完整的智慧製造解決方案。預計2023年底完成研發及場域驗證，將力助PCB及半導體業者加速轉型為智慧工廠，提升產業國際競爭力。

嘉聯益樹林總部特助暨該計畫主持人梁隆禎指出，為持續優化軟性電路板（Flexible Printed Circuit；FPC）智慧製造，著眼於PCB智慧工廠發展趨勢，嘉聯益延續多年來成功開發卷軸式材料的各項經驗，期望透過跨業鏈結產學研三方的實務人才與研發能量，發展人機協作自主移動機器人。

從而協助人員搬運各種卷軸式半成品物料的上下料機構，並增加製程站之間的自動識別功能，以智動化技術減輕生產線的壓力、提高生產效率。同時從新一代卷軸式軟板材料技術升級為切入點，開創更精密加工技術，讓台灣軟板業者可拉大與國際競爭者的差距，迎接不斷加劇的市場挑戰。

台灣科技大學機械工程系教授林柏廷進一步表示，自主移動機器人（Autonomous Mobile Robot；AMR）與人員的協作共工是一項具挑戰性且高度發展潛力的關鍵技術，目前學術界及產業界較少具有10kg以上負載能力的AMR，重力平衡設計是提升AMR上機器人或搬運機構負載能力的可行方法之一。

此外，為達到安全且高效的人機協作，智慧感測、視覺辨識、AI人工智慧是必然的發展趨勢，AMR要進行大量電腦計算，必須將大量影像及資料傳輸至遠端高效能電腦運算後，再將控制資訊傳回機器人的控制系統，最後利用變動金鑰提升資訊安全性。上述各環節中的重要技術都是台灣智慧製造領域亟需發展的方向，期許此次產學研共同努力跨域合作，增加朝向國際發展的競爭力。

工研院突破多機控制瓶頸　建立群機協作雛型

值得一提的是，根據Gartner最早於2020年發布的十大戰略技術趨勢報告中提出的「超自動化」（Hyper-automation）定義，原來是指能快速識別、審查和自動化業務與IT流程，整合包括AI、機器學習、機器人流程自動化（RPA）、低/無程式碼平台和流程管理等多種技術和平台，並以業務驅動企業實現各類營運場景。

當產業組織在生產、作業的流程都達成自動化時，協作式生產的範疇將不再只有「人機協作」，而是進一步達到「多機協作」。台灣的智慧工廠因應愈趨複雜的加工製造流程，也已從單機邁向多機自動化發展，惟若要整合不同品牌的設備，進行多機協作，產業仍然面臨人員維護、成本增加、人員安全等多重挑戰。

工研院機械與機電系統研究所所長饒達仁認為：「雖然單機是全球指標大廠的強項，但台灣的優勢是具備先進ICT技術、完整的機械、電機產業供應鏈以及高階科技人才，能整合多元感測、視覺辨識及高精度的多機協同控制等技術，賦予機器人更豐富的工藝技能，未來朝向智慧機器人系統整合服務，可望成為台廠創新產業的著力點，創造台灣下一波經濟成長動能。」

目前經濟部技術處針對台灣機器人產業的布局策略，也逐漸朝向朝向多機化、智慧化與系統化發展，以因應更為複雜的加工生產流程。工研院近年來也積極投入多機器人協同控制技術，協助製造業者突破廠牌限制，讓機器人之間可互相溝通，可同步控制多達14軸以上的工業機器人完成複雜生產任務，目前已實際導入造船與醫材產業，並逐步導入到車用、航太與橡塑膠等不同產業。

為了達成搬運過程中的產能最佳化，工研院著重於最複雜的派車演算法，開發多車派遣系統除了可提供跨品牌導引方式外，還能兼顧彈性與安全的進行插斷（Preempt/Insert/Combine）作業；並考量無線網路的通訊延遲問題，選擇最適合指定任務的機器人，以確保機器人彼此，或與動、靜態障礙物之間無碰撞風險，達到搬運效率最佳化。

廣運導入Robot Smith　應用領域擴及物流

在今年「台灣機器人與智慧自動化展」（TAIROS）期間，工研院也發表號稱是全球最多軸的機器人高階智慧控制器（Robot Smith），即強調可跨平台同時控制3具國內外不同品牌機器人，進行多機化協同作業，降低人員維護、營運成本；且讓機器人之間互相溝通協調，提升絕對精度到±0.25mm以內；整合AI視覺辨識周圍人員的行為意圖，即時避障防護、兼顧人員安全，將機器人次系統控制器提升產能逾50%以上。

依廣運機械工程經理黃嘉輝同時發表與工研院合作範例，認為雙方可將在2021年結合RobotSmith完成金屬加工的成功經驗，與該公司KRS系統整合延伸到的物流中心使用，打造自動倉儲、揀貨系統DPS等，藉以彌補在電商物流繁瑣揀貨階段，所產生的人力缺口；解決以往因物流中心業者因為考量內部技術人才不足，對於導入機器人意願不高的問題。

如今智慧揀貨系統已是智慧工廠的縮影，將可利用Robot Smith解決相關難題，從而具備高度擴充性，可提供一站式整合服務，包括支援多種傳感器，提高彈性生產的品質和精度；通過物聯網蒐集數據，和成立戰情中心；客製化和圖形化製程管理介面，一鍵簡化複雜程式。KRS亦可整合設備及系統，進而生成自動路徑、虛實整合、藉AI數據提供不同場景應用，可以讓人人都能當上工程師。

自主移動搬運設備升級　放眼足型機器人商機

圖4 : 結合自駕車核心元素的Tesla Optimus，加速雙足機器人產品開發與應用。（source：teslarati.com）

最後，因應當今AGV/AMR配合應用場景的多元性、人機協作的適應程度，已是機器人發展的趨勢，放眼下一步將是雙/四足運動的「足形機器人」（legged robot），雖然具備傳統輪式機器人無法達到的優點，可翻滾、跳躍的靈活性佳，克服崎嶇、顛簸地形；但在荷重與效率上仍有改善空間，行進速度緩慢又造價高。根據Frost & Sullivan調查，當機器人逐漸普及、造價成本下降將帶動雙足機器人市場成長，預估2022~2026年市場累積總規模將上看15.77億美元，約509億新台幣。

舉例來說，Agility Robotics的Digit機器人，即曾嘗試利用雙足移動平台及雙臂來進行搬運工作，於2019年與福特汽車合作，結合自駕車執行最後一哩路的送貨服務。目前最知名的雙足機器人，則屬結合自駕車核心元素的Tesla Optimus，結合了步態軌跡、手臂運動規劃和機器人平衡控制方法於一身，加速雙足機器人產品開發與應用。

但未來足型機器人發展仍充滿挑戰，包括投入廠商不斷增加，必須更專注於產品成本與價格控制、產品定位與利基應用等，藉此突破關鍵技術，克服室外環境變因；多方鏈結，找尋合作夥伴；擴大產品銷售，嘗試多種應用場景。

**刊頭圖：有利康科技運用AR技術結合AMR，進行廠房與產線管理（攝影：陳念舜）