會學習的機械手臂 幫助產業升級
 
2018/05/23
 
范賢娟 | 特約文字編輯
 
 

隨著科技的進步,技術精密度的要求不斷提升,傳統的人力生產除了不易滿足科技的需求外,而且現今臺灣製造業人力短缺,成本相對也較高,使得產業界的經營是雪上加霜,因此自動化工廠或工業4.0遂成為業界的救命仙丹。在媒體的推波助瀾下,高度自動化的龐大廠房,機械手臂快速又平穩地移動著,既節奏又順暢而且準確,形成了一幅美好的憧憬。

 

然而實際上還有許多細節得事先安排:如分析製造流程、安排物料動線,乃至機器手臂的控制器、致動器、受控體及感測器等細節,如何針對需要輸入適當的參數,建立一套完整的流程,這些仍是當前相當大的挑戰,許多學者各從不同面向思考何解決之道。

 

徒手教導機器人基本動作

 

臺北科技大學自動化科技研究所林顯易教授建立了「輔助機器人實驗室」,針對自動化機器手臂的問題,從使用者的角度提供解法。他讓人先牽引機器手臂來「教導」其學習所要執行的動作,藉此獲得一連續流暢的工作軌跡,然後再輔以攝影機讓機器手臂不斷地自我學習以提高精確度,在這過程中完全不需寫程式就能將機器手臂簡單地導入產業自動化生產,也降低了使用機器手臂的門檻。

 
乍看下這方法似乎很直覺、很「容易」,實際上背後的軟體設計、硬體配合皆需要相當高的技術門檻。林教授過去數年已帶領學生研究分析了各種細節,例如對平移、旋轉、縮放的軌跡學習,動作改變時的全體平衡考量,影像辨識與動作調整,抓拿按壓物體的力道使用……這些個別的問題都需一一克服,最後還要將之系統整合,方能完成所設定的工作項目,而且執行得正確率要達到相當的水準,才能為業界所接受。
 
 

破壞式創新的概念在創業競賽中嶄露頭角

 

在實驗室於各細節技術均累積到一定的程度時,林教授恰好收到一些具業界實務經驗的學生回校進修,大家對應用這些技術解決當前機械手臂運作的效果都很有信心,此時又恰逢科技部的「創新創業激勵計畫」徵件,於是實驗室的學生黃于哲便與其他夥伴報名參加。

 

除了在技術上具有破壞式創新的概念外,他們在營業模式上也很有創意,團隊提出了不圖與現有的對手公司競爭去瓜分既有的大餅,而是去了解現行的機械手臂在自動化方面有那些問題,他們發現:97%的標準格式雖然速度快但無法針對不同的需求做調整,另3%協同式則是可以客製化學習調整但速度慢而且價錢高。

 

林教授的團隊一直都是以標準格式的機器手臂為目標,再套用自行發展的軟硬體後讓它可以完成期望的運動,並不斷學習優化軌跡,同時還能輔以平行運算深度學習影像處理功能輔助軌跡使之更精準流暢。

 

 

對於機械手臂的販賣廠商,林教授的技術有助於讓他們的手臂功能發揮地更加完美,有利於拓展市場;另方面,對系統廠商而言此團隊則能協助他們的客戶作更好的全方位服務;對工廠客戶來說確定了自己購回的機械手臂可以針對自己的需求做調整,就算未來更改流程也不困難,不須另花大錢,當然購買意願大增。顯然這個創新想法創造了三贏的局面,讓工業4.0的願景不再是口號,而能具體實踐。

 

於是實驗室組成的團隊從純技術邁向商業化發展,設計出一套創新的服務模式,使他們得以一路過關斬將,終於拿到獎勵金與創業基金總共兩百萬。在此肯定下,團隊成員更加勇敢地邁向創業之路,成立了「迪羅科技有限公司」(Deep Robotics)。

 

真正創業大不易

 

然而相較於創業競賽,開公司才是現實挑戰的開始。競賽時評審會問:市場有多大、如何定價、如何證明自己的績效,由於這是一個創新的營業模式,當然沒有標準的答案,只要根據實驗數據再加上合理假設去推估即可。另有委員關心:如果工廠都自動化了,工人都失業了,那該怎麼辦?這問題似乎有點遙遠,不是一個新創小公司所能回答得,但只要坦承以對,委員還是給予肯定。 

 

但實際創業後,如何定價就不是隨便一個合理數字即可,而是攸關公司生死存活的現實問題,因此需務實審慎面對。從公司本身的立場會考慮到與工廠客戶所提的要求、自己完成工作所需的成本、所抓的利潤,以及彼此磨合的時間,由於目前業務才剛開始,因此這些問題都尚無標準化的模式,需得一個個case去談。到目前為止接觸過的案子各類廠商都有,有陶瓷杯具、紙便當盒、也有半導體工廠。但不論技術難易、公司大小,林教授都會率領團隊一起前去了解客戶工廠製做的各項細節與所要達到的品質要求。

 

訪談時,他只要拿起桌上的咖啡杯就可以推測製做的工法,他認為即使是簡單的杯子要做出質感也需要工夫,所以他對每個案子都會深入去了解。最怕的是,時間花下去了,甚至已做出初步的要求,但客戶卻否決了這個案子,那種無奈真是無以名之。

 

或許大家會以為大客戶比較容易溝通?但林教授表示大公司有層層關卡,條件定得很苛刻,未必就比較容易,似乎中小企業才是他們的目標客戶呢。

 

尋找潛在客戶

 

被問到目前迪羅科技面臨的最大問題是什麼?林教授和黃創辦人不約而同的表示:在於如何接觸到客戶。

 

目前的客戶都是靠朋友介紹,案源有限。參加創業競賽雖然讓自己能見度提高了,但畢竟這不像消費性產品般能讓普羅大眾很有感覺,並迅速吸引到大量的客戶,事實上真正關心工廠運作的人投注於此的目光似乎不多,因此得獎曝光的幫助很有限。若是參加一般的商展,如果參觀人員無技術專業,也無法了解迪羅科技的核心價值,根本談不下去。因此如何有效地接觸到有需要的人,而對方又具有決策權,這才是他們最大的挑戰。

 

志守臺灣協助產業升級

 

那會希望走向國際拓展海外市場嗎?

 

林教授表示臺灣是全球製造業的重鎮,中小企業蓬勃發展,他很希望這項技術能協助臺灣的製造業轉型升級,因此迪羅科技發展的重心應該還是在國內,期待能夠逐步做出口碑、建立品牌,讓公司漸入佳境。尤其在老客戶想要調整舊有產線時,迪羅科技讓機械手臂有更大的彈性與機動性之價值將更能被彰顯出來,大家會發現這絕對比固定標準的機械手臂更能滿足客戶需求。

 

技術的不同發展階段

 

訪談當天洽逢林教授與黃創辦人正接待一位可能的客戶,他們讓學生操作機械手臂展示,客戶也很仔細地提出各種需求,包括操作物件大小、驅動馬達、控制的軟硬體、不同廠牌的自動手臂性能差異、驗收清單的項目內容等等,林教授都很務實地分析解答,他雖然謙虛客氣不打包票一定做得好,但卻讓人覺得是很好的合作夥伴,有誠意針對客戶的問題去深入了解並以專業的技術加以解決。

 
 

在實驗室的角落擺放了一些破碎的杯子,可想像那應是林教授對之前案子摸索的軌跡,讓人了解他們確實是經過不斷地嘗試才獲得滿意的成果,並讓客戶願意買單。

 

實驗室的另一端則見到有個學生正在開發能打乒乓球的機械手臂,這個案子需要更多立體空間的影像資訊,才能打到球。而打球的力道角度要怎麼控制才是一記好球,這些仍在開發中,但負責的學生似乎非常享受眼前的樂趣。

 

 

       在訪問過程中可以看到林教授既要協助已成熟技術的商業化出路,也要開拓新的研究主題,非常忙碌,但他與學生似乎都能樂在其中,勇於嘗試。工業4.0是未來的趨勢,相信這批學生應該都是協助未來臺灣產業有美好發展的尖兵。

 

註1:林顯易教授創業團隊參加科技部「創新創業激勵計畫競賽」於106年第一梯次選中勇奪創業傑出獎殊榮,並 獲200萬創業獎金。

註2:科技部推動「創新創業激勵計畫」之目的,在鼓勵我國年輕研究人員創業,引導高等教育研究機構建立創新創業文化,並營造研發成果或創意產業化的友善環境。該計畫每年舉辦兩梯次的創業團隊評選,每梯次遴選至多40個團隊,藉由系列課程與實作研習、國內及矽谷成功華人創業家與創投家擔任業師,並由國研院、3個科學工業園區管理局提供原型開發支援、技術試驗場域、資源轉介服務等,經過3階段的評選及決選、小額創業資金挹注,以及舉辦天使創投媒合會,協助團隊創業。

 
 
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