機器人的發(fā)展史與應用組成
自從1950年代美國誕生了第一個工 業(yè)機器人，它在全球拓展的速度便隨著科技發(fā)展與時代變遷越來越快，尤其日本為了應對隨著高齡化趨勢出現(xiàn)的勞動力短缺，在1970年代漸漸超越美歐、躍升成 為全球密度最高的工業(yè)機器人使用國。近年來制造業(yè)技術(shù)革新的呼聲漸大，在智能制造浪潮推進之下，企業(yè)對于自動化的需求持續(xù)攀升，工業(yè)機器人的角色因此益發(fā) 重要。
工業(yè)機器人的組成
工業(yè)機器人的出現(xiàn)原本是用來降低生產(chǎn)過程中的勞動成本，多見于3K產(chǎn)業(yè)(骯臟、危險、枯燥)的應用，一 開始只是構(gòu)造簡單的運動部位，例如機械手臂，后來應對設(shè)備的多任務需求，漸漸發(fā)展成功能齊全的機器人。主要會以下列部分組成：提供機器人動力來源的驅(qū)動設(shè) 備(Driver)，例如馬達、減速器等;臂部、足部、輪子與關(guān)節(jié)等機動設(shè)備(Mobility);相機、雷射測距儀等感測設(shè)備 (Perception);訊息處理與傳遞的控制設(shè)備(Control);包含了語音、人機接口等通訊設(shè)備(Communication)以及電源 (Power)。
工業(yè)機器人的核心技術(shù)發(fā)展主要有兩個：一為智能感測，二為運動控制系統(tǒng)。智能感測的應用，使得機器人不 只是僵硬的機械，而能具備人的靈活度與應變能力，機器人因此能依據(jù)條件選擇完成任務的最佳路徑、并在復雜的變化中做出不同調(diào)整。未來若結(jié)合軟件開發(fā)，機器 人也會越來越靈活、具備更加強大的功能。
另一個發(fā)展方向，則在于運動控制系統(tǒng)的改良與研發(fā)。在機器人運動學里，考慮的參數(shù)中除了速率、加速度與 準確度等物理指標，還有一個重要的參數(shù)-軸數(shù)，軸數(shù)代表了機器人在空間中運動的自由度，類似于人類的關(guān)節(jié)。平面運動如果有兩個運動方向就需要兩個軸、若同 時具備x、y、z軸的運動方向就需要三個軸-軸數(shù)越多，代表其靈活度越高。運動控制系統(tǒng)便是運用了上述的運動原理，來仿真人類的上肢與下肢運動。在其中， 模仿上肢的機器人以實施多維運動來輔助工業(yè)制程，常見為焊接用的機器人;模仿下肢的機器人則多用于物料的搬運與輸送。
而依據(jù)應用區(qū)塊的不同，機器人會有不同的運動方式，通常在生產(chǎn)在線工作的機器人，由于所需運動方式較為單純，不會有超過六個以上的軸。可分成下列幾種：
1、單軸機器人-以滾珠螺桿及線性滑軌構(gòu)成，由馬達驅(qū)動的移動平臺，運動形式單純，是最先開始的發(fā)展機種，在自動化產(chǎn)業(yè)應用廣泛
2、直角坐標機器人-以三軸堆棧配合直線運動來操作，多用于搬運、取放
3、SCARA機器人-以四軸(x、y、z三軸的平動自由度+z軸的轉(zhuǎn)動自由度)的運動方式，適于裝配、搬動和取放對象，結(jié)構(gòu)輕便、反應快，多用于電子、3C產(chǎn)業(yè)
4、并聯(lián)式機器人(Delta)-多用于需高速取放、篩選取料的產(chǎn)業(yè)，如：食品業(yè)及電子檢料等
工業(yè)機器人的工作與應用產(chǎn)業(yè)
工業(yè)機器人目前最主要以搬運用的工作為主，在許多自動化生產(chǎn)線里，需要機器人來進行上下料、物料的輸送 與傳遞。另外，在汽車工業(yè)中被廣泛運用的則是焊接用的機器人，可以幫助車廠進行精密度、準確率較高的加工過程，目前在加工車間被引進的比例也越來越高。其 他比如零部件的安裝、拆卸與修復等裝配用機器人、進行噴漆、點膠的噴涂機器人也是工業(yè)機器人常見的應用領(lǐng)域。另外，機器人也可見于零件鑄造、切割等機械加 工，以機械手臂的形式搭配工具機來進行。
全球?qū)τ诠I(yè)機器人的需求持續(xù)上升，在所有工業(yè)機器人的應用產(chǎn)業(yè)中，以汽車及其零組件加工行業(yè)居于各行 業(yè)之首。無論在美國、歐洲或者亞洲地區(qū)，汽車工業(yè)在工業(yè)制程中運用機器人的比率均高達30%以上，主因是汽車工業(yè)是自動化程度非常高的領(lǐng)域，對于工業(yè)機器 人的需求相對較高。隨著技術(shù)發(fā)展與自動化投資的趨勢，工業(yè)機器人的應用范圍也不斷擴大，除了在電子電氣工業(yè)、金屬制品業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)及食品工業(yè)都有它 的蹤跡，近期工業(yè)機器人更將觸角延伸至航天、核能、醫(yī)藥、生化等高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，并發(fā)展出與消費者日常生活更加貼近的服務用機器人。
人機協(xié)同的未來發(fā)展
工業(yè)機器人的演進從早期的多機器人工作單元、多機器人協(xié)作模式到了現(xiàn)在的人機協(xié)同合作，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，已逐漸往輕量化、高荷重、超高速的方向發(fā)展。
在第一階段中，以“多機器人工作單元的模式”為主，多臺機器人在流水線式的生產(chǎn)在線進行同步化的加工， 機器人進行單一指令，而步驟與步驟之間的連結(jié)則需靠其他機械輔助。第二階段的「多機器人協(xié)作模式」則是多臺機器人能夠進行協(xié)調(diào)式的連續(xù)生產(chǎn)，取代了夾治 具，有效降低生產(chǎn)成本。但在這兩個模式中，因為機器人不具備感測人類的安全技術(shù)，僅能被劃分在特定區(qū)域中工作，必須與工作人員隔離。而在結(jié)合傳感技術(shù)、視 覺技術(shù)與云端計算的發(fā)展以后，就進入了“人機協(xié)同”的第三階段：機器人變得更輕、更靈活，也更具備智能制造的條件，并跨越了在工廠中人與機器人之間涇渭分 明的界線。
與人并肩工作的“協(xié)同型機器人”和從前最大的差異是能與人近距離的協(xié)同合作，只要機器人與人碰觸，就會 自動停止作業(yè)。也因配載了更簡便的編程與指令方式，使得工作人員操作更為得心應手，只要經(jīng)過快速學習，就能教導機器人操作不同的流程，不需要再培養(yǎng)懂得機 器人語言、專門負責操作機器人的技術(shù)人才。人機協(xié)同的模式不僅能使機器與人類搭配合宜、截長補短，也比傳統(tǒng)機器人所需的成本更低，在邁向智慧自動化的進程 中，無疑能夠成為工廠的一大助力。而緊接著，更進一步的感測功能不斷精進，若再搭配機器自我學習能力、觸覺、強制反饋等技術(shù)改良，將會強化機器人的辨識能 力與作業(yè)效率，未來的應用領(lǐng)域?qū)鼮閺V泛。
朱先生