▋ iREX 日本國際機器人展
兩年一次的iREX 日本國際機器人展，是全球知名的專業機器人展，展會內容涵蓋人類生活所需的各層面，如：教育、復健照護、零售商場等場域用的服務型機器人，以及更強壯、更智慧化的工業用機器人。本次為第25 屆，於11 月30 日至12 月2 日在東京國際展覽中心展出，是歷來規模最大的一屆，有654 家參展商及團體共3,508 個展位，累計近15 萬人次參觀交流。上屆則是615 家參展商及團體，3,227 個展位。在當前全球自動化需求激增的當下，一來日本作為全球機器人技術先驅，機器人製造商占全球銷售量的40%，二來當地人口老化嚴重，市場規模居全球前茅，成為各家業者積極爭取的市場。此外，展覽還著重於創造未來的服務型機器人，涵蓋照護與醫療、農漁林業& 食品包裝、生活相關及教育等領域，同時聚焦於技術元件、裝置和相關學研機構，其宣傳意象也呈現出機器人與人及環境支援共存的和諧圖像。
圖一、2023 iREX 機器人展會意象宣傳
接下來將從展會中挑選一些主要的廠商和技術成果內容來進行介紹分享
▋ MEGASOFT
MEGASOFT 是一家從事工廠、倉庫存放設計的公司，其軟體可以匯入相關圖檔，建立不同應用場域資料庫，在使用者介面上可以任意圈選欲規劃範圍，彈性修改尺寸、收納數量及配置、排列方式，完成後可在電腦進行VR 展示，協助使用者評估規劃是否適當，更可以利用平板、手機等設備在現場進行AR 展示，讓使用者在尚未建立相關設施的廠房中，能夠有沉浸式體驗，使以往的2D 靜態呈現規劃提升到3D 動態顯示的層級，對於廠房規劃提供更直觀、有效率的解決方案。
▋ TriOrb BASE
此為提供AGV 解決方案技術開發公司，與現行AGV 驅動最大不同點為TriOrb BASE 採用球驅動式全向輪，比起目前單/ 雙排全向輪或是麥克姆輪更能適應不同地形變化，並有高精度移動效果，利用薄型及耐高荷重(300Kg) 設計，更能單台移動至物體下方或是多台協作進行搬運作業，在定位導航部分支援Visual SLAM，增加機體於室外運用靈活性。此外此AGV 也可以搭載機械手臂轉換成AMR 型態，進行工廠物料搬運等工作。
圖四、外型及驅動配置
▋ DENSO
此次DENSO 除了機械手臂之外，展出自家開發的Energy Management，其利用IoT Datashare 及IoT Data view 可支援250 種以上設備通信方式，除以往設備稼動率監控外，更增加CO2 排出量計算與非生產時間消費電力削減統計。
圖五、Energy Management
在AI solution 方面，DENSO 期待運用AI 技術來提升生產效率及對應高難度工作，包括：
- 自然語言活用，使用Integral 所開發Task Planner 整合LLM，當命令模糊及抽象時，可利用LLM 進行編程修正，並以多感測器及人工智慧學習，使機器人動作能重現人類工作。人類未來如因雙手進行工作而無法操作控制器或是教導器，可透過語音對機器人下達指令，機器人也可透過語音回報狀態，可有效提高工作效率。
- 多機械手臂於同工作範圍之最佳路徑計算，多機為防止碰撞常將各機移動路徑預留安全距離，這會造成生產時間拉長。DENSO 讓使用者可匯入CAD 圖檔，設定各機起始點、中間點與終點，進行最佳路徑優化計算（邏輯優化），與有經驗者教導設定相比，可節省時間近24%，大幅提升生產效率。
圖六、多機最佳化路徑優化
- 利用TwinCAT3 NC 1，可直接使用G code 控制機器人，簡化以往教導時間。現場展出以CAD/CAM 生成刀具路徑，並輸出為G code，透過TwinCAT3 NC 1 直接編程機器人行走路徑，減少調整時間。DENSO 也發表新一代AMR，搭載通用型雙臂，實現省夾治具的生產模式， 大幅提高產量。
圖七、雙臂AMR 組裝展示
▋ KAWASAKI Vambo 自走式拆箱機器人
川崎重工(KAWASAKI) 開發出Vambo 自走式拆箱機器人(AMR)，由於先前疫情的影響，物流業需求出現爆炸性增長，其中如「卸貨」、「揀選」和「堆垛」過程都需要大量的人力。川崎重工開發的Vambo 可應用在移動式堆/ 解棧系統，具機動彈性且不會被傳統固定式機械手臂場域限制，其機器人上配有視覺檢測系統，在解棧時視覺感測器會偵測箱子的形狀，然後利用側邊真空吸取，加上底部夾爪支撐進行紙箱卸載，此與傳統從紙箱上方吸取移載相比，好處為可避免紙箱內容物太重而產生變形的問題，底部夾爪支撐的方式也可以用於堆棧上，現場觀察其真空吸嘴也有自動關閉破真空功能，若有吸嘴剛好吸在紙箱邊緣依然可以進行搬運作業。
▋ Mujin
Mujin 是一家日本SI 系統整合廠商，主要應用領域是物料的移載搬運系統，其開發了一個「無需學習」的機器人控制器，Mujin Controller 透過內部AI 智慧化的功能可串聯機器人手臂、夾具和視覺系統，無需任何教學或編碼，即可輕鬆實現最佳化的工廠自動化和自動化物流應用，而且支援多家不同廠牌的機械手臂，應用面相當廣泛，其展出了下列幾個應用例。
- 混料堆棧系統：利用3D 視覺技術和周邊感測器，甚至在同一應用中組合多種類型的視覺感測器，並將所有數據整合到一個平台下，使機器人能夠準確測量物體位置和方向、檢查容器是否變形並持續監控堆疊過程。
圖九、不同尺寸籃子混料堆棧
- 視覺自動卸棧系統：Mujin 控制器透過視覺模組辨識棧板上貨物的高低及中心位置，並依照目前物件的排列方式進行各個紙箱的評分，機械手臂則會針對分數最高的物料開始做卸載，影像系統會隨著貨物的移動而不斷變更分數，最後直至棧板上的箱子都被搬運完畢為止。
圖十、視覺自動卸棧系統
- 自動拆櫃機器人- Mujin TruckBot：TruckBot 是一款自主拆櫃機器人，能夠以每小時1,000箱的速度卸載卡車拖車和貨櫃。(1) 利用3D 視覺高精度識別，從貨櫃側邊進行3D 掃描辨識箱子尺寸，(2) 開發可移動和可伸縮的輸送機設備，可銜接貨櫃到廠內的空間，(3) 透過智慧軟體優化機器人操作，軟體可利用3D 視覺系統的數據，自動計算即時最佳路線和運動，從而實現每小時高達1,000 箱的高效生產力。
圖十一、Mujin TruckBot 自動拆櫃作業
圖十二、堆棧搬運用之機器人系統
圖十三、Mujin TruckBot 自動拆櫃機器人
▋ Nidec Smart-FLEXWAVE 減速機
Nidec 展出新開發的Smart-FLEXWAVE 減速機，為全球首款結合了FLEXWAVE 精密控制減速機與內建扭矩、溫度和角度感測器的產品。FLEXWAVE 本身以高減速比、輕量化、小型化及高旋轉精度著稱，主要用於工業機器人的關節。透過增加了感測器功能，使其能夠在不增加額外空間的情況下，監測更多關鍵運作數據。這項技術不僅提升了機器人的性能，也為製造更輕巧、更小型的協作機器人開闢了道路，能夠遠程監測機器人的運動狀態、碰撞、過熱和其他關鍵參數，極大地提高了生產效率和安全性。
圖十四、Smart-FLEXWAVE 展示及監控人機
圖十五、Smart-FLEXWAVE 實機展示
▋ THK Picking Robot Hand System (PRS)
Picking Robot Hand System 是一款專門設計來提高自動化和效率的機械手爪系統，它採用了先進的技術來實現高精度的移動和定位，非常適合精密組件的組裝或細微物品的挑選等需要精確操作的任務。這個系統的設計非常靈活，能夠適應各種不同的工業應用，從簡單的物品挑選到複雜的組件組裝，都可以輕鬆應對。此外，該系統易於與現有的製造系統集成，使企業能夠在不大幅度改變現有操作的情況下提升自動化層級，協助繁瑣和重複的自動化挑選工作，顯著提高生產彈性，減少人工錯誤，還能使工人能夠專注於更複雜和價值更高的任務。
▋ FANUC Zero Teach Arc Welding
Zero Teach Arc Welding 技術是一個創新的焊接解決方案，旨在使工業機器人的弧焊操作更加簡單、快速和精確，免除了傳統焊接過程中繁瑣的教導編程步驟，只需要透過先進的視覺系統和智慧感測技術，手拉協作型手臂至焊接標的物的三個位置，並依序按壓手臂上三個按鈕進行設定，便允許機器人自動學習和完善其焊接路徑，Zero Teach Arc Welding 能夠即時識別焊縫位置，自動調整焊接參數和路徑，以適應不同的焊接需求和環境變化。
圖十七、Zero Teach Arc Welding 系統操作
▋ 結論與心得
此次iREX 國際機器人展參訪經驗，可歸納出3 個方向趨勢供國內業者學習及借鏡：
(1) 勞動人口降低帶來的自動化需求：日本同樣面臨高齡化與少子化的社會或國家層級問題，可以發現很多需要人力的工作都陸續導入機器人自動化設備，像是物流搬運、堆棧等較簡單的工作，乃至於自動研磨、組裝等高難度的作業都有自動化方案推出，顯示相關需求會逐漸增加。
(2) 多模組平台的整合應用：機械手臂搭配視覺技術系統幾乎已是基本配備，展覽中觀察到多家機械手臂搭載在移動平台組成AMR 系統，提升運轉靈活性與生產效率，且AMR 的機械手臂載重也越來越大，如紙箱堆棧用手臂已經搭載在移動載具上，將成為產業應用的另一趨勢。
圖十八、機械手臂搭載在移動平台上
遠端控制機器人技術也是本屆展覽中有蠻多成果展出，透過5G 技術的普及化，幫助遠端控制機器人有進一步的發展，現階段遠端操控技術還是以太空、海底和危險災害應用居多，但是今年已經有朝向醫療產業應用布局，甚至全球生產工廠的管控應用，都是未來可能的發展趨勢和機會。