機器人如何與工廠碰撞出智慧的火花？

在各種震撼人心的好萊塢科技大片讓我們過足眼癮的同時，也折射出人們對現實生活中科學技術的渴望。事實上，科技發展的成果遠比我們想像得還要燦爛輝煌，如同我們今天要談的機器人與智慧工廠這對“好搭檔”，它們將現代化工業發展提升到前所未有的新高度。

不同的智慧工廠戰略

現今的製造業者必須隨時面臨不穩定的訂單、少量多樣的生產、生產良率的控制、以及備料庫存壓力等問題，生產流程管理不能只是自動化，更需要智慧化，因此，智慧工廠應運而生。它在數位化工廠的基礎上，利用物聯網的技術和設備監控技術加強資訊管理和服務，清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線上人工的干預、即時正確地採集生產線資料，以及合理的生產計畫編排與生產進度。並加上智慧系統等新興技術於一體，構建了一個高效節能、綠色環保、環境舒適的人性化工廠。

智慧工廠是未來製造業的大勢所趨，縱觀世界各大強國，無不根據自身國情積極佈局智慧工廠戰略政策。例如臺灣推出的“生產力4.0”即在食品、物流、醫療等各大領域率先導入物聯網、大數據和機器人等因素，以積極強化生產力；日本的“工業4.1J”則側重工廠數據的搜集和利用，以提供一個更加理想的管理和服務環境；德國作為“工業4.0”的創始者，積極打造人機協同的智慧作業環境；與中國已提升至國家級戰略地位的“中國製造2025”相比，美國也打出“再工業化”的策略及頒佈相關有利法案，企圖拿回全球製造業的龍頭第一。

無論是哪個國家頒佈何種方針，最終目的都是為了推動工業生產的數據化、智慧化，實現快速、有效、個性化的產品供應。智慧工廠有助於製造方清楚的掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少人工干預並及時正確地採集生產線資料、編排進度。2012年至2015年間，智慧工廠的市場規模幾近翻了一倍，未來幾年更預估呈直線上升的趨勢。那麼，在各國發展智慧工廠的大背景下，機器人是如何與工廠碰撞出智慧的火花呢？讓我們先來瞭解下機器人的發展歷程。

淺談機器人的發展歷程

機器人發展至今已有三千多年的歷史，各個國家都有一些進行機器人研製的記載。早在中國西周時代（西元前1066年~前771年），就流傳著有關巧匠偃師獻給周穆王一個藝妓（歌舞機器人）的故事；西元前2世紀，古希臘人發明了一個機器人，用水、空氣和蒸汽壓力作為動力，能夠動作，還可以借助蒸汽唱歌；1662年，日本人竹田近江利用中標技術發明了能進行表演的自動機器玩偶；1770年，美國科學家發明了一種報時鳥，一到整點主彈簧驅動齒輪轉動，活塞壓縮空氣而發出叫聲，同時帶動凸輪轉動從而驅動翅膀、頭運動；1893年，加拿大摩爾設計能行走的機器人“安德羅丁”，以蒸汽為動力- 這些機器人工藝珍品，標誌著人類在機器人從夢想到現實這一漫長道路上，前進了一大步。

• 1920年科幻小說中根據Robota(捷克文，原意為勞役、苦工)和Robotnik(波蘭文，原意為工人)，創造出“機器人”這個詞。
• 1939年 美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司製造的家用機器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會說77個字，甚至可以抽煙，不過離真正幹家務活還差得遠。但它讓人們對家用機器人的憧憬變得更加具體。
• 1954年 美國人喬治·德沃爾製造出世界上第一台可程式設計的機器人，並註冊了專利。這種機械手能按照不同的程式從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。
• 1959年 德沃爾與美國發明家約瑟夫·英格伯格聯手製造出第一台工業機器人。隨後，成立了世界上第一家機器人製造工廠—Unimation公司。由於英格伯格對工業機器人的研發和宣傳，他也被稱為“工業機器人之父”。
• 1965年約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室研製出Beast機器人。Beast已經能通過聲納系統、光電管等裝置，根據環境校正自己的位置。20世紀60年代中期開始，美國麻省理工學院、斯坦福大學、英國愛丁堡大學等陸續成立了機器人實驗室。美國興起研究第二代帶感測器、“有感覺”的機器人，並向人工智慧進發。
• 1968年 美國斯坦福研究所公佈他們研發成功的機器人Shakey。它帶有視覺感測器，能根據人的指令發現並抓取積木,不過控制它的電腦有一個房間那麼大。Shakey可以算是世界第一台智慧型機器人，拉開了第三代機器人研發的序幕。
• 1969年 日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發出第一台以雙腳走路的機器人。加藤一郎長期致力於研究仿人機器人，被譽為“仿人機器人之父”。日本專家一向以研發仿人機器人和娛樂機器人的技術見長，後來更進一步催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。
• 2002年 丹麥iRobot公司推出了吸塵器機器人Roomba，它能避開障礙，自動設計行進路線，還能在電量不足時，自動駛向充電座。Roomba是目前世界上銷量最大、最商業化的家用機器人。
• 2006年 6月，微軟（Microsoft, MSFT-US）公司推出Microsoft Robotics Studio，機器人模組化、平臺統一化的趨勢越來越明顯，比爾·蓋茨預言，家用機器人很快將席捲全球。

20世紀，機器人技術得到迅速的發展，並在工業中得到廣泛應用。機器人學已發展為綜合了機械學、電子學、電腦科學、自動控制工程、人工智慧、仿生學等多個學科的綜合性科學，代表了機電一體化的最高成就，是當今世界科學技術發展最活躍的領域之一。現在全世界已經有逾100萬台機器人，銷售額每年增加20%及以上。機器人技術和工業得到了前所未有的發展，它的出現為今天的智慧工廠奠定了深厚的基礎。

當機器人遇見智慧工廠

當今國際機器人市場，仍以重型、大型且昂貴的機器人為主，且大多都是由工程師為相關行業而特別設計的。但實際上並非所有工業流程都需要大型機器人來進行操作，隨著中小企業的崛起，更加靈活、小型、低噪音、低能耗的的機械手臂成為了企業自動化、智慧化需求最合理的解決方案，而機器人的引入，也為智慧工廠帶來了福音。

波士頓顧問集團亞太科技實踐部部長Hajime Shoji表示，勞動力短缺是一個非常嚴重的社會問題，企業唯有提高效率方能度過難關。以日本為例，機器人便發揮了舉足輕重的作用：今年一月份正式投產的東邦控股分配中心，機器人分擔了65%的分揀工作，讓工人生產效率提高了77%。日本政府也加快了智慧機器人在生產、供應鏈、建築和醫療護理等方面的使用，計畫到2020年機器人市場價值從今年的6600億日元增長至2.4萬億日元，2050年預計機器人能幫助日本節省25%的生產勞動成本，並有效緩解勞動力不足等社會問題。

擦出未來的新火花

機器人技術自問世以來，經歷各種技術方面的升級和完善，未來必將向擬人化、智慧化方向發展。屆時不僅在製造業的智慧工廠，機器人也將在服務業、醫療護理、物流、食品等各種領域解決更多難題。相信隨著科技進步，機器人將逐步為我們創造出更好的生活環境！