工業機器人商機成長潛力一片樂觀。延續2017年全球工業機器人產業發展盛況，2018年在ABB、發那科(Fanuc)、安川電機(Yaskawa)、庫卡(Kuka)等廠商帶動，加上3D視覺感測技術導入，預計工業機器人市場將持續升溫。
2017年全球多關節工業機器人的裝置量突破30萬台。在新技術新產品層出不窮的推出與工業物聯網發展(工廠內部的各式生產設備與生產管理系統連結，朝優化、連結、大量客製化生產發展)態勢下，2017年全球工業機器人產業可以用「強強聯手、百家爭鳴」來形容。全球經濟景氣持續走穩，展望2018年，仍可審慎樂觀地看待工業機器人產業的景氣。本文重點將針對2018工業機器人產業景氣預測、四大家族(ABB、Fanuc、Yaskawa、Kuka)對於3D視覺感測技術的積極布局，提出觀察和看法。
2018年工業機器人產業景氣審慎樂觀
全球經濟景氣持續走在穩定的道路上；從國際原物料的價格仍算穩定、美國升息速度以及2017年底稅改方案的通過、主要工業國家的機械設備與零組件訂單能見度佳等，都是經濟基本面持穩的一道支撐力量，也是審慎樂觀看待2018年工業機器人市場景氣的原因。
從工業機器人大廠不斷擴大規模的情況來看，2018年工業自動化市場應仍然可望期待有一定程度的銷量，例如日本Fanuc，目前的月產能6,000~7,000台，2018年第二季後將做到月產能9,000台，若茨城縣筑西市新工廠完工，2018年下半年月產能就要達到10,000台。日本Yaskawa在歐洲斯洛伐克設立機器人工廠，預計2018年9月開始生產。以美國為主要市場的ABB，為了簡化機器人生產與運送程序、加速北美地區客戶的到貨時間，將在密西根州奧本山(Auburn Hills)設立工廠。中國家電集團美的入資德國Kuka後，也不斷在中國大陸增設工廠，要攻占全球有四分之一量的中國工業機器人市場；擴大生產規模的另一原因是要縮短交期，以2017年的大中華市場來說，四大家族的工業機器人各家的交期至少是3至6個月。
圖1是全球多關節工業用機器人的年度裝置量統計，預期2016年到2020年每年均將以2位數的幅度增長。
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| 圖1 全球多關節工業用機器人年度裝置量統計 |
資料來源：International Federation of Robotics，IFR(12/2017)
台灣的多關節工業機器人市場，2017年四大家族工業機器人產品合計在台灣本地市場的裝置量占所有機器人廠商的六成，除了在電子產品製造業、汽機車零組件、機械金屬加工產業外，連在消費性產品製造、物流產業都有愈來愈多的應用。
同時可觀察到，工業用機器人裝置量成長的一個重要影響因素是台灣地區15歲以上民間人口的增幅不斷降低；根據統計，民國五、六十年代台灣每年出生40萬人，七、八十年代仍逾30萬，近十年已經常跌破20萬，這使得「15歲以上民間人口」從七、八十年代年增28萬，降至九十年代的21萬，2011年到2017年由18萬一路降至8.7萬人，創下歷年同期最低增幅。
2017年(1~11月平均)15歲以上民間人口增幅降至8.7萬，正是就業人數增幅下降的根本原因。台灣長期以來生育率偏低，人口結構變化，對就業的影響已經浮現。
因此製造業對於自動化的需求不斷增加，加上製鞋、紡織、食品加工等傳統產業也漸朝智慧製造發展，在需求看漲下，預期台灣本地的多關節工業機器人裝置量也將逐年攀升。
台灣從早期的勞力密集輕工業時期到策略性工業期，金屬製品工業可說都扮演了關鍵的角色，使得我們有「手工具王國」、「水五金製品王國」、「自行車王國」等響亮稱號。強化國際競爭力與展開全球化布局已是機械金屬加工業的趨勢，因此提升技術層次與自動化程度，是保有龍頭地位的主要策略。智慧機器人製造者有強者恆強、大者恆大的趨勢，台灣不應只專注於製造「高CP值的機器人產品」與Kuka、Fanuc等現有市占率高者硬碰硬，更要聚焦於以所擁有的機器人製造發展經驗與機、電、資通訊系統整合。
此外，國發基金在2015年以新台幣200億元，協助國內企業購併國外企業，以取得技術、品牌、市場及人才等關鍵資源。2016年「產業創新轉型基金」，再以新台幣1,000億元，協助國內企業進行合併、收購、分割及其他有助於企業創新轉型之投資計畫。台灣在整合、提供能創造生產價值的智慧機械系統在全球的深化程度可說是世界第一，2018年即使基期稍高，但是對外出口的表現依然看好。
應用3D感測來進行人臉或人員辨識，可應用在無人商店中針對多人進行辨識並計算客流量，同時也能用來偵測物品移動或轉移，進一步達成商品庫存管理及物流配送的功能，讓機器與機器之間進行測距及辨識。製造業、金屬加工業、食品業的生產線上有不少上下料工作目前仍然仰賴人工進行，但是人力不足或是人力素質的問題讓以機器人進行自動化上下料需求逐漸浮現。難以自動化進行上下料的情況是物件散亂堆放於容器內，如零組件、金屬粗胚、食品包裝等，這種情況若要以機器人進行取料，需要具備智慧視覺判斷容器內工件姿態，再進行夾取取料，稱為「隨機容器內取物(Random Bin Picking, RBP)」。
3D視覺感測技術備受看好 四大家族加速布局
看好3D感測帶來的技術優勢，四大工業機器人製造商也積極投入3D感測技術。機器人將會像人類一樣快速理解所見之物，影像辨識技術幫助人類高效率地完成「看」的工作。現今機器視覺系統，皆強調「能快速整合」，視覺是自動化系統的重要模組，因此其能與電力線通訊(PLC)、其他控制設備、或機器人的快速整合，是最關鍵的要素。不論是工業用或服務型機器人皆可見視覺應用其中，從2D檢測、定位到3D取放、量測、人機共工的相關應用均有。3D視覺整合工業機器人，將使攝影機變小、降低消耗電力、大幅提升畫素，同時加快處理速度，再者，3D影像辨識技術除了能處理纜線這類柔軟且雜亂堆放的零件外，也能快速辨認複雜形狀的零件。不僅如此，3D影像辨識技術還有助於提升解析度、高取像即時性，以及因應不同待測要求的光感應攝影機，以目前日本Fanuc機器人所用的感測技術有打結構光(打LED的條紋光、打雷射十字光)，用來做平面檢測；但對於閃閃發亮的金屬加工表面如何打光仍是一大挑戰，例如拋光過的金屬工件，會是未來技術發展需要克服的走向。
RBP是一種需要用到3D感測的技術，包括3D深度視覺感測器，以及3D姿態估測技術。目前3D感測所採用的技術包括時差測距(Time-of-Flight, ToF)及結構光(Structured Light)，主要功能是利用光學折射原理來獲得立體的深度圖(Depth Map)，進一步測量出機器人與物件之間的距離。運用繞射式光學元件(DOE)、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器、垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)等元件的運作，配合不同演算法來進行量測。
高通(Qualcomm)、意法半導體(ST)、英飛凌(Infineon)、安森美(ON Semiconductor)、德州儀器(TI)、英特爾(Intel)等晶片大廠，均推出了全新的3D感測解決方案，預期各系統廠也將很快地利用3D感測技術展示新型態的應用。視覺技術提供者美國Cognex和日本Keyence亦很有可能在2018年採用像目前蘋果手機iPhone X所用的VCSEL技術，推出能結合工業機器人四大家族的視覺檢測產品。
機器人技術和產品受科技發展促進的影響很大，在新技術新產品層出不窮的推出與工業物聯網發展的態勢下，仍可審慎樂觀地看待2018年工業機器人產業的景氣。台灣在整合、提供能創造生產價值的智慧機械系統在全球的深化程度可說是世界第一，2018年即使基期稍高，預期對外出口的將仍會有令人期待的表現。
(本文作者為工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)分析師)