制造業正在不斷創新，尋求更安全、更高效且更具成本效益的大規模生產方式。因此，該行業成為最早采用機器人技術、人工智能（AI）和機器學習（ML）的領域之一。如今，許多制造商都受益于先進的  “協作機器人”（cobots）。 據統計，2023 年全球協作機器人市場估值已達1.2 萬億美元，且預計還將持續顯著增長。盡管協作機器人正在改變整個行業，并將帶來新一輪的創新浪潮，但制造商要想充分獲益，就必須綜合考量和有效應對以下七大挑戰。

是德科技產品營銷經理Choon-Hin Chang

利用協作機器人賦能制造業

憑借內置傳感器、人工智能和 ML 算法，協作機器人可以安全高效地與人類互動，分擔對精度、強度要求比較高的工作或者自動執行重復性任務。這種協同作用能夠將人從體力要求高或比較危險的任務環境中解放出來，同時提高了生產速度、質量和靈活性。此外，通過承擔更多勞動密集型工作，協作機器人還能幫助工人釋放出更多的時間和精力，使其做出明智的決策。基于這種平衡，汽車、電子和消費品等行業正在迎來一個機器人與人類優勢互補、以及將人類的直覺與機器人的高精度完美融合的新時代。

裝配線、焊接和檢測是制造業中最常見的機器人應用場景之一。與專用的裝配設備相比，裝配機器人可以根據需要快速進行重新配置，從而提高效率并縮短生產時間，為當前已經被大幅縮短的產品生命周期提供支持。此外，機器人還能提高安全性，并在焊接等人類難以涉足的特殊環境中工作，幫助人類擺脫任何潛在的危險任務。在生產線上，機器人可以在精準的操作下出色完成工作，而無需考慮人為誤差。

有些物理部件對于人工檢測而言過于復雜。機器人可以在質量控制過程中安全地處理精密或復雜的零件，并準確評估復雜的工件。由于機器人更加準確和可靠，與需要人工檢查的傳統質量控制方法相比，它們能更早地發現錯誤，從而減少潛在的產品召回，并促進業務增長。

邁向智能工廠

人工智能、5G/6G 連接和邊緣計算等先進的新技術有望進一步增強協作機器人的能力。先進的人工智能技術將促使協作機器人從周圍環境中學習并實時做出決策。同時，5G 和 6G 連接將確保機器人與其他設備之間實現更加快速可靠的通信。邊緣計算是一種分布式計算模式，可以將計算和數據存儲能力遷移到更靠近用戶需求的位置 ，這也使得協作機器人能夠在本地處理數據，減少延遲并提高響應速度。這意味著協作機器人可以更快地做出決策，從而提高效率和生產力。

這一切都推動了協作機器人的持續增長，據 Statista 預計，到 2030 年，協作機器人的市場規模將達到70 億美元。協作機器人帶來了諸多好處，隨著技術的不斷創新，它正在為智能工廠的未來鋪平道路。然而，機器人的開發和集成也面臨一些挑戰。許多制造商還需要考慮通信/協作、安全性、成本和互操作性等問題。

通信是關鍵橋梁

通信是確保機器人成功部署的關鍵之一。人機協作利用自然語言處理和直觀交流，讓人類和機器人之間的交互更加流暢。這使得工作環境更加高效以及用戶體驗友好，因為機器人無需經過專門培訓就能遵從人類指令，從而讓更多人可以使用這項技術。此外，協作機器人還能理解人類的手勢并做出反應，從而加強溝通和交流。制造商可以為協作機器人編程，以執行復雜的任務，從而優化工作流程，并確保協作機器人能夠與其他設備之間實現無縫協同。這種編程包括定義任務，將其分解成更小的步驟，然后指導協作機器人如何執行每個步驟的操作任務。

機器人還需要與其他非生命體進行溝通和交流，才能正常運行。例如，當機器人與其他機器人進行無線通信時，它們需要語音和文本信息才能與人類進行溝通和交流。同樣，它們也需要執行器和傳感器來與其他設備和物體進行通信。

安全性至關重要

還必須考慮到任何安全隱患。盡管協作機器人可以通過承擔危險的工作任務來提高工人的安全性，但制造商必須確保相關程序和流程準備到位，以防止任何危險后果的發生。這意味著要為人機協作配備先進的安全功能，例如緊急停止按鈕、速度和力度限制，以及檢測人類存在的傳感器。這些功能有助于防止事故發生，并降低受傷風險。

部署成本高是瓶頸

盡管協作機器人可以帶來長遠的效益，能夠改善當前和未來的制造業，但其高昂的部署成本也是無法回避的問題。最初的集成過程可能是漫長、艱苦和昂貴的。因此，制造商在將機器人技術應用到生產制造過程中之前，必須仔細評估潛在的效益，并評估在預期的投資回報內需要維持的生產量和銷售水平，以收回初始投資。

跨越“互操作性”考驗

工業機器人之間難以實現協調和配合是產業面臨的另一個挑戰。硬件和軟件來自不同的制造商，因此很難實現互操作性。跨設備協調需要許多應用編程接口，有時甚至需要定制軟件。在靈活性、適應性和決策方面的局限性限制了機器人技術的潛力。更大的靈活性將使機器人系統能夠更加迅速地集成甚至重新集成，并提高機器人的可重用性。此外，它還可以實現可重新配置的生產線，并為多品種、小批量的生產提供機會。

智造新時代，未來已來

機器人已經從無法移動的機械發展成為智能互聯的系統，這也是向工業 4.0 過渡的核心。未來十年，機器人技術在制造業中的不斷進步將重新定義該行業，使得協作機器人（cobots）成為工廠車間不可或缺的合作伙伴。協作機器人能夠提高效率、確保工人安全并適應動態的生產需求，是制造業走向更加創新和可持續未來的基石。