協作智慧，人人接軌

發佈日期 : 03.14.2025

文/工業技術研究院機械與機電系統研究所智慧機器人技術組組長黃甦博士

協作機器人（Collaborative Robot，簡稱Co-robot或Cobot），係指「專為在人類共享的工作空間中，與人類進行近距離直接實體互動而設計的機器人」。不同於傳統的工業型機器人，協作機器人以安全性與靈活性為核心，能夠與人類協同工作，同時提升生產效率。隨著人工智慧（AI）與智慧機械技術的持續進化，協作機器人的應用範疇正由製造業逐步拓展至更廣泛的領域：涵蓋工業生產、物流配送、醫療照護、零售服務等多個產業，展現出強勁的發展動能。

根據國際機器人聯合會（IFR）於2024年12月4日發布的市場研究報告指出：「2023年全球共安裝了541,302台工業機器人，其中協作機器人占比達10.5%」。此數據顯示，協作機器人在推動自動化與提升生產效率的浪潮中占有一席之地，並持續受到市場高度關注。未來，在AI、感測技術與智慧控制的推波助瀾下，協作機器人不僅將成為企業提升競爭力的關鍵，更能有效彌補人力短缺的挑戰。或許，當人手不夠時，真的可以讓機器人來補位了。

依據國際標準化組織（ISO）10218所制定的標準，協作機器人可明確區分為以下四種類型：

手動引導型（Hand Guiding）

此類協作機器人允許操作員以物理方式引導機器人完成特定任務，簡化編程流程並減少停機時間。透過直覺式引導，操作員可快速調整機器人的動作，毋須更改軟體或使用複雜的編程工具。

安全級監控停止型（Safety Monitored Stop）

這類協作機器人透過感測器偵測人類的存在，當有人進入預定區域時，機器人會自動暫停運行。直至區域淨空，操作員只須按下一個按鈕即可重新啟動機器人，適用於人機互動需求較少的工業自動化作業。

功率與力量限制型（Power and Force Limiting, PFL）

此類協作機器人在設計時優先考慮安全性，通常具有圓角設計以避免鋒利邊緣，並內建力量限制機制，能在與人接觸時自動停止；不具有外露的馬達或夾壓點，通常體積較小、運行速度較慢且靈活，適用於須額外安全措施的近距離人機互動。

速度與分離監控型（Speed and Separation Monitoring）

這類協作機器人搭載先進感測器與機器視覺系統，能與人類保持安全距離。運行時依據區域劃分為兩種狀態：當人類接近時，機器人自動減速；當人類進入停車區域時，機器人會完全停止運行，並在人員離開後自動恢復工作。

在了解協作機器人的分類後，不難發現，協作機器人的應用可依人機互動的深度、操作難易度以及操作人員是否需經過專業訓練來進一步區分。然而，隨著機器人逐步進入職場，企業在導入這類設備時，除了考量生產效能，還須確保符合勞動法規與職場安全標準。

或許許多人熟悉《勞基法》對人類勞工的保障，但您知道嗎？勞動部也針對機器人進入職場制定了相關規範，用以應對人機協同作業的趨勢及潛在風險。勞動部於2018年2月14日修正發布《工業用機器人危害預防標準》，明確要求雇主在使用協作機器人時，須遵循國家標準 CNS 14490 系列、國際標準 ISO 10218 系列或同等標準，並依相關資料進行安全評估，製作安全評估報告以備查。

為協助企業落實該規範；同年更於3月27日進一步發布《協同作業機器人作業安全評估要點》，詳細列出評估細項內容，確保協作機器人的使用安全。這些措施不僅是為了降低機器人對人員的潛在風險，更是因應人機共存職場的發展趨勢，確保企業與勞工能在安全的環境下充分發揮協作機器人的潛力。

國家標準CNS 14490系列：係為臺灣針對協作機器人所制定的安全標準，雇主在使用協作機器人時必須遵循這些標準，並進行相應的安全評估。
國際標準ISO 10218系列：這是一套針對工業機器人的國際安全標準，協作機器人也需符合這些標準，以確保在與人類互動時的安全性。

協作機器人在設計上相較於傳統工業機器人更加輕量化，主要目的是提升靈活性，使其能夠快速適應不同的生產環境。協作機器人也適用於許多不需要人機直接互動的應用場景，並在智慧製造領域發揮關鍵作用。隨著協作機器人在製造業的普及，AI技術也正逐步融入製造業，特別是在電腦視覺、預測維護和自動化決策等應用領域，成為智慧製造的重要推動力。

在此提到的AI以鑑別式AI（Discriminative AI）與協作機器人的搭配尤為一絕。鑑別式AI（Discriminative AI）係透過大量數據訓練，提升機器人的分析與即時決策能力，使其能更準確地識別物件、優化運行軌跡，並進行異常檢測與品質管控，確保生產過程的穩定性與精度。目前，AI技術已被應用於機器視覺檢測（如瑕疵篩選）、智慧物流（如自動搬運）等場景，並逐步擴展至更複雜的製造環節。

高擬真仿人類雙手協作機器人

接下來，我們將探討協作機器人與鑑別式AI的應用效益。

智慧化操作與協作

協作機器人結合鑑別式AI，可更精確地理解並適應工作環境，提升生產效率與靈活性。例如，在電子組裝與汽車製造中，AI可幫助機器人即時異常檢測，提高產品品質與生產穩定性。此外，透過AI優化的人機協作，使操作員能夠專注於更高附加價值的工作，如產品設計與流程優化。

數據分析與即時決策

AI可分析機器人收集的數據，提供即時決策，幫助企業快速因應生產需求與市場變化。例如，一些機器人已配備設備健康診斷與預測維護技術，可根據偵測到的數據預測機械故障，降低停機時間，提高營運效率並降低維護成本。

多功能性與靈活布署

協作機器人可執行多種任務，包括物料處理、組裝、品質檢測等，並能根據需求快速重新編程，適應不同的工作場景。此外，透過即插即用技術（Plug-and-Play），協作機器人可靈活布署於不同生產環境，特別適用於少量多樣、或高變動的生產模式，對於中小型企業與非專業工程師而言，更具吸引力。

安全與適應性

協作機器人通常具備內建的碰撞感測與安全機制，能在人機共享空間內運作。然而，在某些應用場景下，仍需符合 ISO 10218 和 ISO/TS 15066 等國際安全標準，並可能需要額外的虛擬圍欄或感測器，以確保操作安全。

協作機器人與鑑別式AI的結合是製造業未來發展的重要趨勢，有望進一步提升生產效率、品質控制和人機協作，實現智慧製造的全面升級，已有相關技術成果。

「高擬真仿人類雙手協作機器人」-助攻臺灣手工具產業升級

此款技術以AI自動生成組裝程序，能使機器人精準模仿技師手法，雙手協作靈活操作多樣化的手工具。該機器人可靈活組裝超過120種手工具，並有效降低50%治具成本；不僅大幅提升生產效率，更透過快速客製化適應國內靈活智慧製造需求，讓產線更具彈性與競爭力，強化智慧製造能力，進一步為臺灣手工具產業迎來製造革新！目前已與國內手工具隱形冠軍-英發企業攜手合作，技術成功導入產線。

「HolonOS」-工業5.0推手，AI生成最佳化工作路徑，打造智慧製造新標準

面對少量多樣的製造挑戰，加上人力短缺與設備操作日益複雜，工研院推出智慧製造解決方案「HolonOS」，以AI自動生成最佳工作路徑，並透過即時補償變異，提高生產靈活度與效率。採用直覺化 PC 操作介面，支援國內外各大機器人品牌，不僅解決跨廠區、跨設備的整合難題，還能集中管理製程數據，確保生產穩定性與精準度。透過 AI智慧學習，HolonOS 可大幅縮短新進人員50%訓練時間，並保留企業 90% 的專屬製程技術，發揮人機協作的效益，使產線更具競爭力。HolonOS現已由工研院衍生為新創公司「赫侖」，並成功技轉至水五金、廚具、精品刀具、自行車、手工具、汽機車零件等產業，更進一步跨足半導體與航太領域。

「RGB-D AI機器人」-自主學習，打造智慧取物新標準

結合 AI自主學習技術，RGB-D AI機器人如同為機械手臂裝上「大腦」，能自動標記上萬張訓練資料，並在12小時內快速學習最佳取物策略。隨著AI能力提升，機械手臂可即時辨識全新物品，精準決定夾取點或吸取點，大幅提升操作靈活度與穩定性。透過AI自動產生高擬真、大量高品質的標記訓練資料，RGB-D AI機器人能在面對新樣式物品時，無需重新教導，即可迅速適應並執行精準取物，顯著降低人力干預與訓練成本，為智慧物流與自動化生產帶來全新突破。

「RobotSmith」-助力臺灣產業向數位化、智慧化邁進

係為全國首創虛實整合機器人產線互動輔助系統，透過自有軟體整合感測技術、機器人技術與產業知識，為金屬表面加工提供高精度、高效率的全方位解決方案。系統可自動執行軌跡規劃，優化路徑參數，確保加工品質與生產效能。RobotSmith 擁有三大核心優勢：一、自動產生機器人加工程式，縮短95%教點作業時程；二、免編程，運用語音控制一秒內布署產線製造流程；三、零時差呈現，預測砂帶磨耗能達到95%以上正確率。此外，RobotSmith可兼容超過十家國際機器人品牌，快速實現虛實整合，與老師傅一起協作讓智慧製造真正落地！

元宇宙模擬協作平台

猶記得機器人進入製造業時，社會對於其大規模採用的負面聲量日漸高漲，擔心會導致大量勞工失業。然而，正如人無完人，機器人也並非完美無缺。眾所周知，讓機器人運作並非僅僅是開啟電腦執行程式那麼簡單。機器人需要具備眼觀四面、耳聽八方的能力，這需要大量的感測器以及多年來的開發與驗證，才能實現如機器人拿取雞蛋等複雜的動作。雖說許多人類與生俱來的拿取雞蛋而不弄破的能力，在機器人的研發過程中卻需要投入大量的精力進行研究。首先，機器人必須能夠辨識眼前是雞蛋，並且確保其手指的力量不會將雞蛋弄破。試想，若真如無人工廠那樣實現完全自動化，完全不需要人類，這樣的效益與成本回收是否真的值得呢？這無疑是一個值得深思的問題。

因此，以小窺大，在產線的布置上，真正實現高效協作則是需要人類與機器人同時存在，缺一不可。人類可以彌補機器人在視覺、觸覺、聽覺等方面的不足，而機器人則能提供人類在體力、耐久力及應對高強度工作要求上的支撐。保留雙方現今難以一蹴而就的優勢，強調人與人之間的互助精神，何不將這種理念也延伸至人與機器人協作之中呢？這樣一來，不僅能讓國內中小企業兼顧機器人投資的成本回收，還能提升機器人的應用效益。各取所長，對於企業而言，何嘗不是更有效益的選擇呢？

正所謂「一人計短，二人計長」，比喻兩人合作比一人思考更能周全。未來的協作機器人將透過更先進的感測器和AI技術，實現與人類更自然的互動。這將使機器人能夠更好地理解人類的意圖和行為，並在複雜的工作環境中與人類無縫協作，真正實現人類與機器人之「人人接軌」的層次。協作機器人不僅代表技術的升級，更是企業生產模式轉型的關鍵。為了確保導入效益的最大化，企業應採取數據驅動的決策方式。具體而言，明確設定目標與需求，進行精準評估（如產線適配性和員工培訓），並實施小規模試點與迭代優化。此外，制定長期的維運與升級策略也至關重要。透過這些措施與策略，期使企業降低導入風險、提高投資報酬率，以利在未來競爭格局中占得先機。

參考資料

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