工業5.0更加重視人與機器的共同協作，為了實現此目標，擴增實境(AR)、機器人、外骨骼和無人機等先進技術的整合至關重要。
工業5.0的決定性特徵之一是廣泛採用先進的技術，以創造更有效率、可持續且有效的製造週期。最有潛力影響工業領域的技術包括擴增實境(AR)、機器人、外骨骼和無人機。
儘管每種技術都能帶來不同的優勢，但它們各自的整合與協同重疊，以及與操作者的互動，都有望成為工業5.0的支柱。本文將討論在下一波工業自動化浪潮中將如何運用這些技術，以及製造業將如何從這些進步中獲益。
擴增實境
擴增實境(AR)被視為是推動工業5.0的關鍵技術進展之一。AR技術藉助先進的硬體、光學、處理和軟體，將數位元素與實體環境融合在一起。這項技術可增強工廠操作人員的能力，並透過即時資料收集和互動回饋系統改善工業流程。
AR對工業5.0的主要影響之一在於品質控制領域。AR技術能夠改變檢測流程。傳統上，這些流程依賴人類觀察，而AR能夠提供增強的視覺檢測，因此正在對這些流程進行革命性的改造。例如，AR可以在實體物件上覆蓋數位標記，以顯示公差等級、瑕疵或組裝指示。採用AR技術可加快進料檢驗的速度，並透過凸顯與預期標準的偏差，確保更高的準確度。
在組裝作業或維護程序中，AR可以直接在操作員的視線範圍內顯示逐步指示，引導他們完成複雜的製造任務。如此可減少錯誤、簡化訓練，並大幅提升作業效率。
然而，將AR整合到工業作業中仍具有挑戰性。主要的障礙在於開發能夠與AR硬體無縫整合的強大軟體，以有效處理和顯示複雜的工業資料。軟體必須直覺化，並針對特定的工業應用量身打造，以確保所呈現的資訊具有相關性和可操作性。
機器人
自20世紀60年代問世以來，機器人技術一直是製造業的基本自動化工具。現在，隨著工業5.0的興起，機器人技術有望扮演新的角色。
如今，機器人配備了專門的末端工具，例如夾持器、吸盤、切割器，以及用於焊接、噴漆或塗裝黏合劑的工具。這些現代機器人可以高精度執行複雜的組裝任務，創造出以前不可能實現的自動化途徑。
隨著驅動技術的進步，機器人的尺寸和能力變得十分多元。大型機器人通常依靠液壓系統，中型機器人可能使用氣動致動器，而大多數現代機器人則使用電動致動器。在工業5.0的背景下，電動致動器尤其有用，可以輕鬆地與物聯網(IoT)整合，以增強連通性、人員透明度和控制力。
在工業5.0中，機器人技術最具轉變性的發展是協作式機器人(Cobot)的興起。協作式機器人旨在與人類操作員一起分擔任務和責任(圖1)。例如，協作式機器人可以處理生產線上繁重或重複的工作，讓人類可以專注於微調和品質保證。
圖1 協作式機器人透過協作提高生產力，符合工業5.0以人為中心的自動化方式 (圖片來源：gumpapa/stock.adobe.com)
隨著我們進一步邁向工業5.0，人類與機器人之間的互動很可能將演變為更整合、更智慧的系統。機器人將分享任務以及感測輸入和決策過程，模糊人類和機器能力之間的界限。最終，這種協同效應將可提升效率、減少人為錯誤，並促進人類與機器人互動的環境，進而優化創意與分析型任務。
外骨骼
在人類安全和性能方面，外骨骼技術有望為工業5.0帶來轉變。外骨骼是可穿戴裝置，可支援和增強使用者的力量和耐力(圖2)。主動式外骨骼配備馬達和電池組，可提供額外的力量，協助操作人員執行超出一般人類能力的任務。這種能力可讓工人處理較重的負荷或執行重複性任務，而不會感到疲倦，進而提高作業效率並降低受傷風險。
圖2 外骨骼可支援和增強使用者的力量和耐力 (圖片來源：Gorodenkoff/stock.adobe.com)
外骨骼在工業5.0中的一項顯著優勢，是其有可能使體力要求較高的工作民主化。透過增強人體的力量，外骨骼讓更多人可以從事體力要求較高的工作。有了更大的工作包容性，各行各業將可解決勞工短缺的問題，並增加勞動力的多樣性。
然而，要充分發揮外骨骼的潛力，必須克服幾項挑戰，包括裝置的舒適性和人體工學。目前的外骨骼模型通常需要進行大量的調整，才能舒適地穿著，並允許自然的移動。設計的改進和碳纖維等輕質材料的使用可以提升外骨骼的使用體驗，減少笨重感。
另一項障礙是技術的反應能力和直覺式控制。外骨骼需要能夠準確且無延遲地解釋操作人員的動作和意圖。因此，需要使用先進的感測器和人工智慧演算法來整合人類意圖與機械動作，以確保外骨骼成為人體的真正延伸。
無人機
在工業5.0中，無人機將對庫存管理、安全和品質控制產生重大影響。
傳統的庫存管理方法難以跟上現代倉庫的高要求，現代倉庫可能包含數以百計的箱子和板條箱，而且位置難以觸及。配備先進感測器和成像功能、能夠識別智慧標籤和QR代碼的無人機，能夠為瀏覽廣大倉庫空間提供一種新方式(圖3)。這些系統可以有效地即時追蹤和管理庫存位置和狀態。與傳統庫存管理相比，無人機能減少在不安全區域的人為干預，並能更快、更詳細、更準確地收集資料。
圖3 無人機技術使製造商能夠以前所未有的效率執行品質控制檢查和庫存管理 (圖片來源：Creative_Bringer/stock.adobe.com，由AI生成)
對於汽車產業而言，無人機還可以在各個生產階段對車輛進行空中檢測，進而在加強品質控制方面發揮作用。例如，配備高解析度攝影機和感測器的無人機可以檢測車身是否有凹痕、刮痕或塗漆不一致等瑕疵。
無人機收集的即時資料可與先進的品質控制系統結合，先進的演算法可分析影像以偵測不規則或瑕疵。此流程可透過消除疏漏來提高檢測的準確性和安全性，同時大幅加快品質控制流程。
四大技術攜手邁向工業5.0
隨著工業5.0的蓬勃發展，AR、機器人、外骨骼和無人機將成為主流技術。透過共同提升生產效率、減少人為錯誤，並且為工人創造更安全的環境，這些技術都與工業5.0的目標不謀而合，構成未來智慧工廠的主要支柱。
(本文作者為貿澤電子特約作家)