領袖觀點 |機器人技術與應用的現況和展望

作者:

胡竹生

刊登日期:2022/07/29

全球新冠疫情暴露了人類在製造,物流和服務活動上的結構脆弱性,工人染疫使得工廠停擺,直接導致供應鏈中斷,港口貨物大塞車,需要與人接觸的服務受到很嚴重的影響等,全面的供需失衡讓人類在過去兩年及未來付出很大的代價。正因如此,無人化或是自動化已經是許多企業需要加速導入的方向。同時,以與人零接觸為訴求的服務,也悄悄的在各行業中展開試煉。這些都指向一個產業的必然蓬勃發展–機器人!根據Fortune Business Insights的預測,全球機器人的市場從2020年的146.1億美金,到2028年將成長到311.3億美金。然而這次產生許多新的需求,反過來就對機器人技術的產品化有很嚴格的檢視,為了解決實際問題,已經不容許如機器人科學家的研究,有太多的想像空間。

綜合來說,有幾個面向是值得注意,首先是機器人與環境同時設計以達最大效率,最著名的例子就是倉儲物流機器人系統,貨物流動架構與機器人行為的同時考量與設計,打破了傳統輸送帶流水線的形式。然而,這也意味著從實務的考量,機器人的自主性必須受到限制。這倒不是如科幻片中,機器人因自主決策帶來的威脅,而是目前機器人的自主功能(如人工智慧等)仍然距離人類很遠,在彈性,效率以及穩定性上,無法通過工程要求的考驗,因此必須對自主功能,訂出清楚的邊界。有別於Amazon的Kiva機器人移動貨架的觀念,前GE Medical的兩位工程師Romain Moulin與Renaud Heitz 創立了 Exotec公司,運用移動式機器人的彈性,設計三度空間的高密集度倉儲方案,該公司D輪的募資高達3.35億美金,由高盛資產管理主導,估值已達20億美金。大家會問,那麼這樣的設計與傳統自動化有何區別?主要的區別是傳統自動化,不論是程序控制,或是空間移動變化,均是以有限狀態機(finite state machine)的方式在規劃。這種規劃方式雖然效率高,但是彈性上很受限。而機器人自主性的導入,在某些層面上因為可以對不確定性的處理,因此不受有限狀態的限制,可以達到更大的彈性。由大陸西安交通大學一群博士生成立的優艾智合機器人公司(Youibot),就提供各種樣態的自主移動式機器人(AMR),企圖運用移動式機器人顛覆自動化的傳統設計概念,該公司在去年的B輪募資達4700萬美金,在上一輪的募資為1500萬美金,是由亞洲軟銀所主導的投資。

第二個面向是結合網路或是雲端技術,使機器人的運作,佈署,遙控,監控甚至商業界面,都可以用最小的成本,達到最大的規模,具體的例子就是自駕車,自駕車實際上是一個自主移動機器人,但是因為運作範圍大,而且面對各種路況所需的判斷或決策複雜,因此運用雲端技術,把高精地圖,路況處理經驗,甚至障礙物,路況特徵等均用雲端儲存與計算來輔助,這樣子會大量降低車子本身所需的儲存與計算能力,而且在這些資訊更動時,不需要對所有的機器人都更新。另一個例子是醫療照護機器人,同樣的因為與人體醫療及健康的資訊種類多且複雜。要使機器人可以處理不同狀況的需求,必須有龐大的資料庫支持,並且可以透過資訊共享,快速累積經驗。在工廠使用的機器人也會有此趨勢,目前因為資安的疑慮,工廠內的資訊對外連結有很大的障礙,但是在實務上,可能不得不朝開放的角度發展。例如跨國工廠的營運,在各個工廠內同樣工作型態的機器人,如果可以透過雲端去共享資訊,那麼機器人的重規劃或派工,就可以結合其他廠的經驗或方案,進行快速的工作切換,達到program once, implement everywhere。2018年在美國舊金山成立的Freedom Robotics,所推出的robotics management software (RMS) 就是運用雲端技術去原型化,製造,運行以及規模化機器人團隊 (robot fleets),該公司的願景是要成為機器人領域的AWS (Amazon Web Service)。

第三個面向是機器人可以執行多種功能,或是在不同地點與環境下執行同一類型的工作。同一平台的機器人可以執行多種任務,是一個很合理的趨勢,因為成本比使用多個單一功能的機器人低。例如以往的商用掃地清潔機器人,在其本體加裝紫外線殺菌,或是空氣過濾器,成為在空間中行動不只清潔地板,同時對空氣進行消毒。又如同在移動平台上加裝機器手臂,除了可以做搬運外,也可以在服務的站點做其他工作。如果只是在既有的機器人平台上加裝與機器人技術無關的功能,這比較簡單,比較困難的是同一個機器人要執行不同的任務。既有的多功能如同一支機器手臂配合自動換手爪(終端效應器),可以作多種工作,如果機器人是固定位置,這在技術導入上也很容易。但是如果機器人是在各站點移動,每個站點的狀況也可能有變化,重複性低,此時機器人必須具備某種程度的認知功能,以及自我校正能力去達到精度需求等。由Amazon創始人Jeff Bezos以及Tesla創始人Elon Musk所投資的新創公司Vicarious AI,就是以所謂通用性人工智慧的技術(artificial general intelligence),企圖對許多機器人從事的工作,發展一個通用性的軟體平台,該公司宣稱擁有2.5億美金的創始基金,目前是從製造現場的工作如抓取置放等,發展一個高度智慧的機器人軟體,可以面對不同的物品取放而無需寫程式或是訓練。

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