發佈日期:2016-02-19

台灣機器人相關政策與學術研究概況

作者:王宣智林品安

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日本過去從事機器人研究,提升企業的生產力與競爭力,並成為全球重要的服務型機器人與產業機器人的研發生產重鎮。在面臨老齡化社會、工作人口不足的問題,安倍總理推動的「機器人新戰略」,強調機器人技術應解決日本的社會問題,並著重社會應用性、技術領域性。台灣同樣也面臨著老齡化少子化、工作人口減少的問題,機器人是否也是未來台灣人口結構劇變的解決方案呢?本文將從政府與學術投入兩個面向,試圖了解機器人在台灣的發展概況。

我國機器人推動政策

盤點我國政策推動機器人的產業政策,迄目前為主大概可分別四項:(一)行政院2005年產業科技策略會議;(二)第六屆全國工業發展會議;(三)行政院2010年智慧型自動化產業發展策略會議;與(四)行政院2015年生產力4.0科技發展策略會議等,詳如圖 1所示。

圖 1 我國機器人技術推動政策

資料來源:科技會報;全國工業總會;本文整理

2005 年產業科技策略會議,明確將智慧型機器人列入國家重大政策發展計畫,並將訂定智慧型機器人產業發展計畫,以推動我國智慧型機器人產業環境發展及技術整合應用,並以建置有利智慧型機器人產業之發展環境與加速智慧型機器人技術與產業發展為兩大重點(陳昭義, 2005)。第六屆全國工業發展會議,針對加速發展智慧型機器人產業提出了(一)加速發展模組自主能力,提升產業規模;(二)加速機器人產品進入市場;與(三)擴大跨領域人才培育等發展策略(詹炳熾, 2007)。行政院2010年智慧型自動化產業發展策略會議,強調整合產官學研資源,提升企業運籌能量,並以產業用機器人、服務型機器人為兩項重點應用(經濟部工業局, 2010)。2015年生產力4.0則以智慧機器人為核心技術之一,鎖定電子資訊、金屬運輸、機械設備、食品、紡織、物流及零售服務業、領航農業等七大產業,推動產業進行升級與轉型,主要以虛實整合系統(CPS)為核心,串聯智慧機器人、機聯網、物聯網(Internet of Things, IoT)與大數據(Big Data)等技術,使產業結構優化,透過推動產業設備智慧化、工廠智慧化與系統虛實化,來實現大量、多樣的數位化生產,並利用大數據預測產銷情況及人與機器人協作工作,來加速提升附加價值與生產力,創造產業下一波的成長新動能(科技會報辦公室, 2015)。

學術上之機器人研究

在政策的推動上,台灣並沒有像日本以機器人技術發展為主體類似規劃,因此在台灣探索各種機器人應用的可能性,僅能透過學術補助研究計畫與產學計畫的內容進行了解。本文透過政府研究資訊系統(GRB),以「機器人、機械人、Robot」為關鍵字詞,搜尋中英文計畫標題、摘要關鍵字,找出科技部歷年補助學研之機器人相關研究1,737件,進行技術發展分析,以了解我國於機器人之學術投入概況。

技術分析依下列步驟進行:

一、 計畫年度集群:

本研究計畫年度集群分析以五年為一個集群做為分析的基準,但GRB資料庫中最早的資訊為1993年,且1993-2000年在本研究的檢索條件僅得有251筆計畫,因此本研究將計畫年度集群分別四組,依序為2000年以前、2001-2005年、2006-2010年與2011-2015年。

二、 技術詞頻分析:

將相似性技術詞進行整合,如機器手臂與機械手臂視為機器手臂、模糊系統/判斷/控制/推理視為模糊理論、感測器相關併入感測器與感測器融合、服務型機器人與娛樂型機器人視為服務型機器人等,再進行計畫關鍵字詞加總。每一筆計畫有多個關鍵字,不同的關鍵字分開統計,但若關鍵字中有相似性技術詞則一筆計畫僅計算一次,最後得到不同年度集群計畫關鍵字統計。

三、 完成主要發展技術挑選:

要完成主要發展技術挑選,需經過兩個階段,(一)確定各年度集群高重現性技術詞選取原則與(二)技術發展軌跡之技術選取策略。針對高重現性技術詞選取原則的部分,本文先進行計畫關鍵字的詞頻重現率高低進行排序,並取用排名前40項技術詞。在技術發展軌跡的技術選取策略方向,本文用以(一)技術出現至少於3個時間區段;(二)技術出現於2個時間區段,且為其它技術應用的子技術,如機器手指在最近的兩時期計畫關鍵字重現率高,且為機器手臂的延伸,因此將機器手指的技術列入。

四、 技術趨勢描繪:

將技術詞進行簡易的類別區分,將這些關鍵詞繪製成泡泡圖,透過泡泡的變化,了解技術在歷研究計畫數量投入之消漲。

圖 2 機器人技術發展情況

圖 2呈現我國學術研究投入機器人技術之情況,橫軸表時間,泡泡的大小為代表研究計畫投入數量。研究學者投用於機器人子項技術包含了,感測器應用、遠端操控技術、人機介面、影像處理辨識技術、視覺系統、導航系統、糢糊理論、類神經網路與人工智慧等,而近年來主要側重於感測器、人機介面、模糊理論、類神經網路與視覺系統發展。

在機器人形態上,可細分為機器人應用的產業、機器人操控模式、不同外觀的機器人與機器人移動方式等。首先從機器人的應用產業看學術技術研究的概況,大學於2001年以後方投入服務型機器人之研究,且有愈來愈多的研究計畫投入相關的領域,而工業機器人在2000年以前即投入相關的研究,但在2006-2010年間,無學術研究補助計畫以工業機器人為主要目的之研究投入,迄2011後方又有學者開始以工業機器人為重點應用領域進行科學研發。從機器人操控模式來看,本類型中有智慧機器人與自主機器人兩項,智慧型機器人的投入在2006-2010年達計畫投入的高峰期,爾後略有下跌,而自主機器人投入的研究件數有呈現上升的趨勢。在不同外觀的機器人的部分分為人形機器人、仿生機器人兩種,人形機器人的計畫投入在2006-2010達到高峰後呈現略為下滑,而仿生機器人則呈現成長。從機器人的移動方式,約略可分別雙足機器人、步行機器人與行動機器人三種類型,投入雙足機器人研究的數量呈現不穩定的狀態,而步行機器人在近五年則無以此整合應用做為關鍵字詞之計畫投入,但自2006年後步態擷取分析控制規劃之技術突然快速竄起,投入步行或雙足機器人研究之學者可能部分轉入於此技術領域,而行動機器人應用則一直有研究計畫投入。

小結

盤點過去台灣與機器人相關政策,在2005年前台灣無推動機器人發展相關政策,因此在機器人相關的學術研究較少,2005年後因產業政策以智慧機器人與技術應用整合為發展目標,致使後續的5年在機器人相關的學術研究投入計畫數量有快速的增長,且智慧機器人、自主機器人與行動機器人學術界的投入明顯。2010年智慧型自動化產業發展方案繼續強調機器人產品與零組件,並指出產業用機器人與服務型機器人之應用,讓工業機器人與服務型機器人的研究投入增加。

2015年9月台灣已通過行政院生產力 4.0 發展方案,機器人為其中一項重要核心技術。過去的學術研究投入,已替我國累積在機器人視覺系統、導航系統應用與演算化法等相關技術能量,在面對台灣產業升級的此時,政府、企業應活用學術既有之能量,如多機器人系統、視覺系統、仿生機器人、相關演算技術等,通過產學合作發展自主技術,創造產業未來在機器人應用的競爭優勢。

參考文獻

  1. 科技會報辦公室. (2015). 2015年行政院生產力4.0科技發展策略會議. Retrieved November 19, 2015, from http://www.bost.ey.gov.tw/cp.aspx?n=94090FED75EFA410
  2. 經濟部工業局. (2010, December). 發展智慧型機器人產業. Presented at the 行政院2010年產業科技策略會議, 台北. Retrieved from http://www.bost.ey.gov.tw/Upload/UserFiles/%E8%AD%B0%E9%A1%8C3B_%E7%99%BC%E5%B1%95%E6%99%BA%E6%85%A7%E5%9E%8B%E6%A9%9F%E5%99%A8%E4%BA%BA%E7%94%A2%E6%A5%AD.pdf
  3. 詹炳熾. (2007, November). 智慧型機器人產業之加速發展策略. Presented at the 第6屆全國工業發展會議, 台北. Retrieved from http://www.cnfi.org.tw/indmeeting/ppt/7group.pdf
  4. 陳昭義. (2005, August). 智慧型機器人產業的發展與應用策略. Presented at the 行政院2005年產業科技策略會議, 台北. Retrieved from http://www.bost.ey.gov.tw/Upload/UserFiles/%E8%AD%B0%E9%A1%8C%E4%BA%8C%EF%BC%9A1.1%E6%99%BA%E6%85%A7%E5%9E%8B%E6%A9%9F%E5%99%A8%E4%BA%BA%E7%94%A2%E6%A5%AD%E7%9A%84%E7%99%BC%E5%B1%95%E8%88%87%E6%87%89%E7%94%A8%E7%AD%96%E7%95%A5.pdf