智慧機器人2020！未來發展與應用

文：黃正傑 2020-04-28

發布時間： 2020-04-27 14:48:00

人類的機器人夢，能美夢成真嗎?

智慧機器人是人類的終極夢想。近期，由於電腦視覺、自然語言、機器學習/深度學習等技術發展，使得機器人能適應更複雜的環境，甚至與人類進行對話與合作。那麼機器人是什麼? 機器人如何在製造業應用呢? 本文介紹機器人在製造業的典型應用，諸如：辨認環境、物件抓取、行動規劃、環境互動等。

機器人是人類的夢

還記得原子小金剛、哆啦A夢、星際大戰R2-D2、鐵巨人、變形金剛、和人造意識/機械姬嗎? 這些存在於電視、電影裡的機器人，編織了人們對機器人的想像。人工智慧追求的終極夢想正是智慧機器人。

現今，從SONY AIBO (愛寶機器狗)、軟銀Pepper (機器人)到波士頓動力Atlas (人形機器人)，似乎一步步實現人類的夢想。2018年，沙烏地阿拉伯第一位公民機器人Sophia搭乘飛機「貨艙」抵達台灣「演講」，吸引眾人目光，然記者採訪時，仍需事先提供提問稿、且提問內容不能超出提問稿範圍。到底現在機器人智不智慧呢?

什麼是機器人?

以下先摘錄有關機器人發展的歷史：

● 1500年前：人類發展機器來協助日常工作，如：埃及人利用「水鐘」來協助自動計時。

● 1921年：捷克作家卡雷爾 • 恰佩克創造了機器人(Robots)這個名詞。

● 1954年：美國科學家 George Devol發明了第一個自動化工業機器人Unimate。

● 1961年：Unimate機器人大量製造，成為工業機器人(手臂)的濫觴。至此，工業機器手臂比消費型機器人運用更廣，協助人類在工廠、倉儲環境中，進行搬運、組裝、焊接等工作。

● 2002年：iRobot公司發展Roomba掃地機器人，進入家庭日常家務工作。

● 2014年：軟體銀行(Softbank)，發表類人型機器人Pepper，可以辨認人臉、與人類說話、具備表情及可自動移動的客戶服務機器人。

什麼是機器人呢? 美國機器人協會定義：「透過各種程式化動作完成各類任務，用於移動物體、零件、工具或專業設備，並可以寫入程式的多功能操作器。」機器人可能是以手臂、類人型、類犬型等形式存在，內部具備基礎機械構件、感測器、致動器、控制器、使用介面等功能。近期，由於電腦視覺、自然語言、機器學習/深度學習等技術發展，使得機器人控制器不僅具備規則程式，還具有學習型的推論引擎，讓機器人能適應更複雜的環境互動。

機器人在製造業應用

1950年代開始，已有各式機器人(手臂)運用在工廠中，從事焊接、噴塗、物料抓取、物料搬運、組裝、檢測等作業。現今，在電腦視覺、機器學習、深度學習等技術發展，使得有更先進的應用方式：

1. 辨認環境：運用電腦視覺與感測器，讓機器人能彈性地辨認環境狀況。其中，運用雷射或攝影機感測器、機器學習技術等，可讓焊接、噴塗機器手臂更精確辨認位置以適應不同任務。例如：上銀公司Delta機器抓取手臂，搭配3D機器視覺輔助辨識，即便進料雜亂無序的擺放，機器手臂亦能利用吸盤取物至輸送帶上，減少人工排序前置流程。

2. 物件抓取：傳統機器手臂抓取表面多孔的基質、內容物若為液體軟包裝或者表面不平整的包裝是一項挑戰。機器手臂必須針對抓取物件的特性，運用機械機構原理進行設計，無法快速適應環境，例如：換線生產、換包裝等適應問題。運用機器學習技術，可讓機器人學習各種物體形狀，透過電腦視覺辨識並抓取各種物體。例如：Google團隊運用大量抓取訓練數據及增強深度學習方法，讓機器人學習能抓取各種形狀物體。又如花王工廠產品檢測抓取作業，利用機器手臂導入電腦視覺，以利辨認時常改換的不同包裝形狀，進行有效抓取。