科幻夢想已成真——自由中國掀起研製機器人熱潮

今年初，行政院孫運璿院長曾透露，國外有家大公司向我們問價，預備在台訂製一千個機器人。

旅美學人侯承業，在四月間創立了「臺灣自動化公司」，準備在國內製造機器人。他並已接獲美、日等國訂單，將生產三千八百部教學用機器人，於今年國慶日前後交第一批貨。

由工業技術研究院研製的機器人，八月底亦已進入裝配階段，即將完成。該院正透過工業局，尋找合適的國內廠商，準備將這項由國人開發成功的技術，轉移給民間業者。已有許多機械廠商躍躍欲試。

種種情況顯示，自由中國臺灣不但已具有發展這種尖端科技——機器人——的潛力，且已受到國際的重視。

工研院機械所所長徐佳銘，是推動國內工業生產自動化的尖兵。（華台）

由電腦與機械結合而成

機器人，是廿世紀科技的一大成就。它擁有智慧，能聽候指示，達成任務。

希臘神話中就有「人造人」的故事，近代科幻小說又創造了具有科學理論依據的「機器人」。機器人的英文名稱為「羅伯特」，就是從小說中來的。

一九二○年，捷克作家柴裴克在他的小說中，創造了一種足以勝任各種工作、並具人型的機器，命名為「羅伯特」。在捷克語中，「羅伯特」是「工作、服務」的意思，以後便成為機器人的代稱。

隨著科技進展，「羅伯特」開始走出小說，逐漸具體、成形。首先，人們用齒輪、發條、彈簧……等裝置，造出了能夠動作的玩具機器人。廿世紀初期，又出現了電力操作的機器人。這些機器人，都具有「人型」：頭、軀幹和四肢，會做簡單的動作，但玩賞的價值多於實用，只能算一種玩具。

一九四○年電腦出現，它快速精確的運算能力、巨量持久的記憶力，及穩定驚人的工作量，為資料處理開創了一個新里程。科學家將電腦與機械結合，利用它指揮機械工作，發展出現代機器人。雖然現在也有製造得唯妙唯肖，能做簡單動作、供人玩賞的機器人，但一般所稱的機器人，則是指具有能力、可用以從事生產工作的「工業機器人」。

工業機器人不一定具有人型，主要的構造是：手——機械臂，各關節由電力馬達控制，和腦——電腦。它的主要任務，是代替人類在生產線上工作。

製造精巧的機械手。（華台）

具有智慧，能夠判斷

工業機器人於一九五八年，首先由美國研製成功，但卻是在日本引進研究後，才受到國際上的重視。目前，日本的機器人製造量與使用量均居世界第一位。但一般公認，日本的機器人只是「量多」，若論「質佳」，則仍是美國居首。

機器需具備那些能力才算機器人，學術上並沒有明確的界說。譬如：日本將能夠接受電腦指示做工的機器，都列入機器人範圍；但美國則認為有智慧的機器人才能算數。我國對機器人的界定，偏向日本式。

提高智慧，是機器人發展的方向。「智慧型」機器人構造複雜，往往還安裝「視覺系統」與「聽覺系統」，能看、聽、記憶、判斷、認知、適應、學習，及勝任較精細的工作。

交大控研所研製成功的「交大二號」機器人。它能精確地夾取物件，並送達目的地。（華台）

與自動化機械設備有別

機器人與現在國內許多工廠採用的自動化生產設備不同。工業技術研究院機械研究所所長、兼行政院自動化執行小組執行秘書徐佳銘說：「自動化生產設備是靠機器本身的結構控制，只能重覆單一動作；機器人則以電腦操縱，具判斷能力，能自動調整執行任務所需的力量，也能勝任不同順序、內容的工作。」

「以輸送物件為例，自動化機器只會夾取規格一致的物品，運送到一定目的地。機器人則可同時處理規格不同的物品，手掌在拿大東西時自動張大，取小東西時自行收小，還會將大小物件分開置放。它也可同時執行幾件任務，而不會搞混；如果要變更工作順序，改變電腦程式即可。」

「同樣的，要機器人改做另一項工作，也只需變更電腦程式。例如：原本只會搬運的機器人，只要輸入噴漆的程式，它就會噴漆。如果想要它從事鑽孔工作，除變更程式外，還可換裝手掌，使它能直接以手鑽孔，動作更俐落。」

輸入的程式恆久儲存在電腦裡，所以只要輸入一次，機器人就會永遠記得做這項工作的方法。智慧更高的機器人，具備學習能力，不必輸入程式，只要拉著它的手操作一次，它就會「依樣畫葫蘆」地繼續做。徐所長說：「如果由世界冠軍的銲工來教它銲接，它就會做得一樣好。」

工研院電子所的工作人員正在研製機器人的指揮中樞——電腦。（華台）

為人類生活帶來革命性的改變

機器人不但工作做得好，而且不會疲勞、不怕危險、不懼髒亂及嘈雜環境，可以廿四小時不停工作。據估計，每個機器人的生產力，約為熟練工人的四倍。而且，它不必經過訓練，不會產生「人為」誤差，也不會鬧情緒、偷懶或要求加薪，是工廠最忠實、得力的幹部。

未來，機器人還將走入家庭，代替主婦操作家務，成為家中忠實的僕人，及兒童的玩伴。它將為人類生活帶來革命性的改變。

繁瑣、固定、枯燥的工作由機器人取代後，人們將有更多的閒暇，做自己想做的事。原本在生產線上工作的人，可加強專業技術，轉任機器人管理員，或改為從事較費腦力、富創意的工作。人們的物質生活將更舒適，也有足夠的時間、精力來享受科技進步的成果；教育水準會再普遍提昇，人類文明將邁向一個新紀元。

因此，近年來世界各地掀起一股機器人熱潮，科技先進國家都在積極研製，並設法讓它走入工廠，帶動生產自動化。

工研院電子所的工作人員正在設計電路圖和裝置電路板。（華台）

推行生產自動化的利器

為了能使國內工業生產自動化，行政院成立了「自動化執行小組」，推行「生產自動化計畫」。計畫的主要內容可分兩大部分，一是幫助現有工業自動化，如協助傳統工業採用自動化生產設備或機器人，培訓現代管理人員等；另一是建立生產自動化設備的工業，最重要的就是製造機器人，以供自用和外銷。

近幾年來，我國的機械和電子工業蓬勃發展，奠下製造機器人的實力，因此在自動化執行小組成立前，有關的學術單位、研究機構及民間業者，早已開始研製機器人，並先後獲致相當成果。

我國自製的第一部機器人——交大一號，去年由交通大學電子計算機研究所研製成功。今年四月，交大控制工程研究所又開發了「交大二號」機器人。

「控制工程」是利用各種可以取得的元件，加以設計、組合、裝配，以達到某一整體功能，是門整合的科學。隨著各門科技分別專精發展，這種整合的科學也日益重要。

「交大二號」機器人能做相當精確的動作，並裝有「回饋系統」，能隨時矯正誤差。譬如：手掌上裝有感應器及滑動感測器，能測出舉物時應施的力量，若物件表面較光滑，有滑落現象，還會自動增加握力。

此外，清華大學、逢甲大學等校也先後研製機器人成功。學術單位的研究難免偏向與理論印證，所製造的機器人雖然相當進步，但較不實用。譬如它雖能精確地夾取及運送物件，但負荷量不大，速度也嫌慢，不能合乎工業界的需求。

工研院電子所的工作人員正在設計電路圖和裝置電路板。（華台）

需合乎經濟效益

工業技術研究院是政府投資設立的尖端科技研究單位。他們或承襲學術單位的研究成果，及引進國外技術，進一步研究改良以適應國內工業界的需要；再將生產技術轉移給民間廠商，由業者投資生產。目前工研院機械研究所和電子研究所，正合力研製五個適合電子工業界採用的機器人。

這五個機器人，能分別勝任輸送、上螺絲、裝配等工作。徐所長說：「因為國內電子工廠的負責人多半較年輕，思想觀念較新，採用機器人的意願最高，因此首先研製適合他們採用的類型。」

機械所負責製造機器人的本體——機械臂，包括底座、支柱、手臂及手掌。在科學上，機械每能做一種動作，如手臂旋轉、手掌上下移動，稱為一個「自由度」。

「人的一隻手臂有廿八個自由度，而且可以同時接受大腦指示行動，如能同時彎起手肘又張開手掌；」徐所長說，「可是機械手沒這麼精巧，這次工研院研製的機器人就只有四個自由度——臂部和掌部皆可上下移動及旋轉。」（這些機器人的手掌也能張合。但需能任意控制張合程度，方屬自由度，如只能或張或合，還不能算數。）

「並不是自由度愈多的機器人就愈好，因為自由度愈多的機器人，構造就愈複雜，成本也相對提高。增加不是工作所需的自由度，並不合乎經驗效益。」

「合乎經濟效益」是工業生產的一大原則。目前工研院製造的機器人，百分之四十的零件由國外進口，也是基於「經濟」的理由。徐所長說：「國內技術水準，製造機器人零件不成問題，但目前機器人尚在研究階段，零件需求量不大，不值得特別設廠製造。

在工業發展上，必須考慮經濟效益問題，並不是每樣產品的零件都有必要自己製造。」

工研院電子所副所長楊丁元。（華台）

各有專長的四種機器人

每個工廠的生產線設備、工作性質和方式不盡相同；各廠所需機器人的本體構造和電腦程式，也會有或多或少的差異，因此機器人沒有固定規格。徐所長說：「但機器人有四種標準型，各具專長和特性。每種工業、每個工廠，可以選擇最合適的一型，然後改造使用。」

機器人的四種標準型及其特性如下：

直角座標型：機械臂呈直線移動，適合水平移位，精密度高，但動作較慢。

圓柱型：手臂圍繞支柱旋轉及上下移動，涵蓋面廣，能觸及的範圍大。

極座標型：手臂可繞支柱旋轉、伸縮、傾斜，上下移位最快。

關節型：如同人體手臂，有「肩膀」、「手肘」，動作靈巧，但構造最複雜，且較不能夾取重物。

由於電子工廠的工作都在水平生產線上進行，因此工研院製造的第一批機器人，為適合水平移位的直角坐標型。

旅美學人侯承業博士，返國創立「台灣自動化公司」，生產機器人。（華台）

「智慧型」機器人年底推出

工研院機械所的任務是製造靈巧的機械臂，以供電腦驅使。而如何使電腦更聰明，是電子所的任務。

目前電子所正努力研究具有視覺功能、可辨識幾何圖形的電腦，預計今年底推出會「看」的智慧型機器人。

電子所副所長楊丁元解釋說：「視覺系統基本上類似一架照相機，並透過光電轉換、訊號整理及電腦運算等處理過程，將鏡頭接收的影像轉變成數據，電腦就依此數據判斷下一步的行動。」

八月底，研究已告一段落，工研院開始進行將技術轉移給民間業者。而部分民間業者，則早已迫不及待自行聘請專家，進行研究。某些大機械廠，原就擁有鑄造機械的設備，只需再聘用軟體程式設計人員，即可開工製造，他們生產大型工業機器人的意願最高。電腦公司則偏向設計新程式，開發較小型的家庭機器人。

這股蓬勃發展的氣象，累積成國內製造機器人的深厚潛力，也促使侯承業博士放棄在美國辛苦建立的事業，回國投資設廠。他說：「我覺得國內電子和機械工業已夠水準，在此創業大有可為。」他創立了國內第一家生產機器人的公司——臺灣自動化公司，並已獲准在新竹科學園區設廠，成為園區內第卅七家工廠。

積極獎勵僑外投資設廠

新竹科學園區是國內尖端科技的發展中心，成立於民國六十八年，在區內投資設廠，可以享受免除關稅、貨物稅、營業稅、營利事業所得稅、及低利貸款等優惠。因此，在臺灣自動化公司創立之初，侯博士便著手申請在園區內設廠。

並不是任何工業都能在園區內設廠。根據「科學園區設置管理條例」規定，必須為：新投資創設且國內稀有的事業、投資計畫能配合國家工業發展或培養科技人才、具有產製成品的設計能力及整體發展計畫、該項投資具創新及發展潛力……等中的一項，才能獲准在園區內設廠。

除新竹科學園區這個良好的投資發展環境外，我國政府為加強投資服務，經濟部於今年七月一日，將原來的「投資審議委員會」與「投資業務處」合署辦公，成立「工業投資聯合服務中心」，讓申請投資的人能一次完成全部手續。該中心主任黎昌意說：「我國工業正自勞力密集走向資本與技術密集，目前尤其歡迎海外資金和技術投入機械、汽車、電機、資訊、化學……等業。」

財經兩部也正積極籌組「風險性投資公司」——某些尖端科技的投資，需冒相當大的風險，將由政府參與投資，幫助業者分擔風險，預計於明年初成立。

我國工業正面臨轉型期，極需大量資金和尖端科技加入，因此近年來政府訂立了各種優惠辦法，積極吸引僑外投資，並呼籲海外學人回國創業，以便我國早日躋身科技國家之列。

上述幾項都在獎勵辦法之內，新竹科學園區本刊已於六十九年十二月號中報導過，此處不再贅述；其餘有關國內獎勵投資做法的詳細內容，本刊將於近期內專題介紹。

「教學式」機器人外銷順利

臺灣自動化公司成立不過四個月，已接獲訂單生產「教學式機器人」——構造與工業用機器人相同，但規模較小，多為美、日大學訂購，以供學生實驗之用。侯博士不禁為自己明智地決定留在國內，感到欣慰。

其實，他本來並不打算在國內長期居留和創業。去國十八年，侯博士在國外學術界已具相當聲望，他擁有地球物理、醫學工程、電腦、土木工程、航空科學五種碩士、博士學位，並在美國華盛頓大學任教。兩年前，他受友人之託，回國研製「水刀」——利用水力切割物體的設備，原定今年初返美。

他說：「當初回國時，我只計畫停留兩年。因為，一方面我捨不得放棄十多年來在美國辛苦建立的聲望、事業、人際關係……，另一方面我又考慮，即使我有足夠的專業知識、也有心在國內創業，但恐怕孤掌難鳴，國內的科技水準、人才、投資條件，能不能配合呢？」

「然而，我逐漸發現，在我離開的十多年間，國內的科技水準已大為提高，年輕一代的教育水準也顯著提昇，造就不少優秀人才。目前，政府又設置了許多優惠辦法，鼓勵海外學人回國創業，我所有的疑慮都消除了，因此決定留下來。」

他以過來人的身分，對為回國感到遲疑、徘徊的海外學人提出建議：「很多海外學人一定也和我當初一樣，心中存有種種疑慮。我認為，他們不必急著做決定，不妨先回來擔任客座教授或顧問，做短期停留，為促進技術交流出一分力，也趁機觀察國內的投資環境。我相信過一段時間後，他們也會發現，臺灣確是個理想的投資環境，而且無論如何，這兒是我們自己的地方，即使創業時辛苦一點，只要想到在為自己的國家出力，心裡總是感覺值得。那種踏實感我很在意，我相信其他海外學人也會嚮往。」

正在興起的機器人熱潮

繼教學式機器人之後，侯博士又領導一批年輕人，積極研製可舉重十五至廿公斤的工業機器人，定於年底推出，並打算參加明年春在美國芝加哥舉行的機器人大展，希望再進一步打開國際市場。

許多大機械廠迫不及待地想生產工業機器人，電腦公司則積極開發家庭用機器人。

研製機器人的熱潮，正在國內蓬勃興起。