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作者:黎尚昆、林欣儀、蔡承翰元宇宙虛擬教練：機器人複材繞線應用案例

從原本透過虛擬的三維環境，將真實的場景複製並虛擬化，透過感測器串聯機台，將訊號回饋給模擬器，經由模擬器與真實世界的交互運作，達到數位雙生系統（Digital twin），進一步去串聯人的元素，進而使人類在模擬器世界中具沉浸感與真實感。具協作性的開發與操作，是元宇宙（Metaverse）與數位雙生系統的最大差異。要具備上述的功能，需要高擬真技術（渲染、物理引擎）、感測器融合技術與個別領域的專業知識，高擬真的技術可以使操作者在虛擬的世界中所看到的場景更加地貼近真實。感測器融合技術可以串聯常見的感測器，個別領域的專業知識可使該領域的工程人員更貼近實際的驗證技術在相關的產業當中。如將上述的應用整合在機器人複材繞線領域，將創造出差異化的價值，供使用者事先進行分析與優化，並於模擬世界中進行驗證，以預先的模擬來降低實際導入的成本。本文將會以此應用案例，展示相關技術與成果，期許讀者藉此更加了解元宇宙與機器人的整合案例。

作者:廖育萱智慧自主移動機器人應用技術介紹

因應AI人工智慧及高科技日新月異的發展趨勢，本文將針對智慧自主移動式機器人之架構與應用技術，進行機器人作業系統(ROS)起源介紹與其架構用法基礎說明，接著探討智慧自主移動機器人所使用的定位與導航技術，同時介紹工業技術研究院中機械與機電系統研究所近期所發展的一款智慧無軌式運載機器人之相關研究與應用。

作者:黃仲宏從智慧製造趨勢看2019年台灣工業機器人的發展機會

影響製造業發展的大趨勢包括人力問題、製造基地、資通訊、智慧科技、資料科學、能源需求、各國的產業政策。國際上，製造業在智慧製造方案發展的重點為：OT（生產系統）與IT（資訊系統）的整合，結合機器人的新型態加工機設備，結合數位模擬與實體設備的虛實整合應用方案，具有認知能力的製程（機械）設備。本文並依據上述智慧製造方案發展重點，提出台灣在工業機器人領域的市場發展機會與策略。

作者:葉佳榮集群機器人技術簡介

集群機器人技術屬於多機器人的新興領域，大量的自主機器人由低成本結構組成並運用局部資訊進行分散式協調。靈感來自觀察自然界蟲群的複雜行為，當群體密集互動時會展現出優異的集群智慧成果。集群機器人可以比單一高功能機器人更強健、快速靈活的執行複雜任務。在本文中，提供了集體機器人與集群智慧技術簡介，並列出該技術發展現況與應用。

作者:張家耀、邱國麟、吳昱勳、張鈞傑一體化關節馬達模組設計

關節馬達模組可做為機器手臂、腿足式機器人之核心動力組件，其模組重量、關節出力等各項性能參數將影響組裝成機器手臂或機器人的整體性能、動態特性與應用範圍，本文將介紹關節馬達模組一體化設計技術，整合馬達、減速機、驅控板等三大部分為一模組化的組件，關節馬達模組根據其感測器設計方案又可分為剛性致動器、串聯彈性致動器以及準直驅致動器三種感測器建置方案，本文以腿足式機器人需求設計馬達並採用準直驅致動搭配行星減速機做為設計說明。

作者:黃瑞宇、蔡承翰機器人多軸馬達系統之週期性自適應參數估測

本研究針對機器人多軸馬達系統中，轉動慣量具週期性變化的情形，提出一套結合複合式自適應控制與重複性控制之參數估測方法。透過對數化參數表示與指數補償形式，可自然維持估測值為正，並導入週期性適應律以補償參數變動。理論分析顯示，該方法可將時變參數問題轉化為線性非時變系統受週期性輸入驅動之形式，並具穩定性與收斂性條件。初步結果顯示此方法具應用潛力，後續將進行模擬與實驗驗證。

作者:陳建良、陳子立、雲聿加、鐘咚咚、黃羽繪、蔡宗廷、鄭中強AGV/AMR中AI應用之研究調查

在工業 4.0 的浪潮下，各式自動化感測技術與控制系統漸普及，相較過去依靠人工分檢與搬運的工廠物流方式，現今出現越來越多智慧工廠，並引入具有自主感知和智慧路徑規劃能力的自動導引車（AGV）和自主移動機器人（AMR）。而人工智慧（AI）在 AGV 和 AMR 的應用中也扮演重要角色，除優化傳統的路徑規劃、任務排程等問題，也提升衝突解決、電池充電排程及預測性維護等方面的效率。本文主要探討 AI 在 AGV 和 AMR 中的七大應用，並針對啟發式演算法、深度學習與機器學習方法深入介紹，最後分析這些技術在提升生產效率、降低成本和強化產能彈性等方面的現狀以及未來趨勢。

作者:羅書硯高荷重自主運載機器人技術發展趨勢

本文探討高荷重自主運載機器人的應用領域和特點並敘述高荷重自主運載機器人相對於一般自主移動機器人所面臨的開發技術與市場挑戰。文中討論高荷重自主運載機器人的類型，並說明一般在自主移動機器人上常見的驅動輪樣式在高荷重自主運載機器人應用的侷限，進而再探討適合的驅動模組及運動控制的挑戰。最後，本文整理了幾種市面上的高荷重自主運載機器人並闡述多台機器人串並聯的概念與在開發過程中需要不同專業團隊合作的必要性並舉例試算自主運載機器人若能進入港口貨櫃搬運業務的市場產值。

作者:羅元玠、薛涵君、賴振豪、吳祉毅、林景翰、施志軒SmithOS：機器人單元的核心軟體

近年製造業客製化與少量多樣的需求日益增長，複雜性與彈性是未來製造業的關鍵特點，傳統自動化系統固有的軟硬體透過規模化與標準化來降低生產成本並提升效率，然其顯而易見的限制亦是無法適應快速變化且小批量的訂單。先進製造自動化系統中，產業期望達到每單件產品的生產成本與其生產數量關聯最小化，因此工業型機器人以彈性化的優點廣泛應用在噴漆、焊接、組裝、搬運與研磨拋光中。在HMS（Holonic Manufacturing System）[1][2]系統架構中，每一個Holon單元具獨立性與協作性，單元可獨立決策、控制與規劃，彼此間亦可互相轉換、溝通與儲存訊息。SmithOS為一套適用於工業機器人單元的核心控制軟體，具備生產工單介面、製程參數調整介面、機器人通訊控制層（Robot Communication Layer, RCL）、感測器通訊層（Hardware Abstraction Layer, HAL）與多執行緒運行功能[3]，其豐富的功能模塊（function block）與資訊流程圖架構（flow chart），提供系統整合商快速整合PLC通訊、力量感測器、雷射感測器與2D/3D視覺感測器的功能，以解決製造業常遇到的工件變異、快速換線需求與操作介面複雜等問題。此系統讓操作員不必再擔心產品換線的耗時耗心力，進料視覺辨識可達成自動換線;其製程參數調整介面提供操作者在不使用機器人複雜的示教器下，就能完成製程參數的調整;而系統性的誤差與變異（如:工件變異與設備定位誤差），可線上透過感測器即時回饋補償，維持生產品質的穩定性。

作者:蔡銘浩、趙正權、溫宏得、楊宗賢工業機器人於焊接加工之輔助技術

在單車產業方面，台灣目前是中階產品以上的世界前三大出口國家。台灣可以在單車市場上一直具備競爭優勢的主要原因來自於自行車架的製程技術，而焊接加工則是車架製程中最重要的一項。焊接品質的好壞取決於產線人員的操作是否熟練、經驗是否豐富。另外，焊接加工亦是一個完全符合3K性質的工作（骯髒、危險、辛苦）。因此，為了兼顧焊接品質、穩定產量、維護工安，機器人技術的應用已導入焊接加工領域，廠商亦期盼藉此解決勞動力短缺與技藝無法傳承的困境，最終確保產線順利運行。在焊接品質維護與執行加工方面，本文提出兩項機器人輔助技術。第一，焊接前間隙偵測功能，其為焊接加工的前置作業，檢測兩個焊接物件的間隙距離，距離符合設定值則通知機器人執行加工，反之則警報告知產線人員進行焊接固定的位置微調，用以維持加工後的焊接品質。另一技術為焊接順應操作模組，其可讓使用者直覺化人工移動焊接機器人至焊接點位，降低機器人程式撰寫的複雜度。如上述，將這兩項技術應用於焊接加工的製程中，便可提高焊接後的產品良率與簡化焊接時的工序。

作者:王俊勝用於多移動機器人協同控制之視覺相對定位系統

為增加工廠自動化使用彈性，多移動機器人協同作業已成發展趨勢。提升機器人間相對定位精度是開發協同控制技術的第一步。本文闡述一套低成本且可快速實現於多移動機器人間之相對定位系統，以快速響應矩陣圖碼作為識別標誌，透過視覺感測器偵測此標誌開發高精度之定位演算法。我們設計了一測試平台以量化驗證演算法估測識別標誌之二維座標準確度與精密度。

作者:鄭人豪、葉佳榮、張禎元多機器人系統編隊控制研究

啟發自生物界螞蟻雄兵的協同合作搬運，期望讓工廠用的自動導引載具能夠打破尺寸大小的限制，協同組合工作，提升工廠自動化、產線上的彈性。此研究設計一個主從編隊的控制架構，能夠讓多機器人維持隊形，並同時移動至目的地。最後，以機器人作業系統（Robot Operating System, ROS）與Gazebo平台模擬、驗證其結果。

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