動作巨星阿諾.史瓦辛格(Arnold Schwarzenegger)主演的《魔鬼終結者》(The Terminator)是許多影迷心中膾炙人口的科幻片,電影的經典橋段之一:一枚子彈劃過終結者T-800(人形機器人)的臉頰,在堅硬金屬骨骼上的仿真皮膚產生一道裂痕,讓銀色金屬骨骼外露;幾秒後,只見那破損的皮膚竟神奇地自行癒合,逐漸遮蓋住底下的銀色金屬,讓人嘖嘖稱奇!如今,這個在科幻電影裡出現的「黑科技」,正在一點一滴地實現。

利永黑科技 機器人更智能
近日市場消息傳出,美國特斯拉的人形機器人Optimus,正與台灣老牌水泥廠—環球水泥旗下子公司利永環球展開合作,計畫將利永環球的電子皮膚應用於Optimus的手部和腳部。儘管尚未具備電影中的自我修復能力,但這項技術的導入,將使機器人擁有如同人類一般的觸覺,朝著更智能的方向邁進。
「現在的機器人基本上都能看得到、聽得到,卻不具備觸覺功能。」中興大學材料科學與工程學系特聘教授賴盈至向本刊提出他的觀察,並進一步指出,這其實有風險,因為機器人僅用鏡頭來「看」,恐因視線死角造成意外。

身為台南幫家族之一的環球水泥暨利永環球總經理侯智升,接受本刊訪問時直言,機器人利用鏡頭來解析真實世界的空間,但對一些細微動作還是有限制,而電子皮膚能提供機器人另個維度的感測,因為「用眼睛看東西與實際『摸』到的感覺完全不一樣」。
一旁陪訪的業務行銷部協理蕭景仁也舉例,當機器人要去拿一顆蛋,因為搞不清楚蛋的硬度,在抓取的過程中,很可能直接將蛋捏碎,即便有視覺感知能力,機器人也可能因背景複雜、光害等問題產生誤判,這時就要用上電子皮膚的觸覺回饋能力,去做更細微的一些動作調整。

緊接著,侯智升拿出一個薄片說:「你摸摸看,這就是仿手指的電子皮膚感測器,因為是橡膠材質,所以摸起來有點像皮膚的感覺 ,非常柔軟。」
柔軟可彎曲 攻入美系大廠
「不要小看這薄薄一片指節大小的感測器(電子皮膚),上面密密麻麻的網格內藏上百個感測元件。」侯智升說,當手指頭輕按下去,這片電子皮膚就立刻能感知指腹按下的力道強弱,甚至是拿物體時,手指哪個角度的皮膚接觸到物體,都能清楚知道。

有別於硬邦邦的玻璃基板材質,利永環球以獨家橡膠材質開發的電子皮膚柔軟可彎曲。侯智升表示,利永環球歷經6、7年鑽研,才將這些原本只能做在塑膠上的感測元件,衍生出做在「布料」和「橡膠」材質上,並完美貼附不同曲面。
當被本刊問及機器人的合作客戶?侯智升沒有具體指出廠商名稱,只說:「合作對象為美系人形機器人大廠,雙方已合作兩年之久。」

蕭景仁透露,該廠商目標是將人類動作複製到機器人上。初步做法是先讓人戴上電子皮膚手套,記錄所有關節力道、手腕力道及感知觸碰物體等數據,然後套用到覆蓋電子皮膚的機器人上。
談起利永環球,對一般人來說相當陌生,但研發團隊都出身於工研院,2010年技術移轉後,加入環球水泥電子事業部,2013年獨立成為利永環球,負責設計與生產超薄型微機電壓力感測器、電子皮膚等產品。
「我們(利永環球)應該是全台灣、甚至全世界最具規模經濟的電子皮膚製造商。」侯智升自豪地表示,並進一步提及,利永環球善用母公司環球水泥位於高雄、占地十幾萬坪的起家厝,將其轉型為高科技電子廠,作為生產電子皮膚的重要基地,從設計到生產皆由公司內部一手包辦。
原見闢蹊徑 強化人機協作
有別於利永環球注重人形機器人手、腳觸覺感測相關技術,同樣出身於工研院的原見精機,則另闢蹊徑,將電子皮膚技術聚焦於機器人安全防護的應用,像是為機器人裝上安全盔甲(皮膚)一般,其電子皮膚能讓機器人更快速反應周遭環境,使人與機器人更安心、安全的協作。

原見董事長暨策略長蘇瑞堯向本刊表示,過去人機協作,通常都會在機器四周圍起光學柵欄或透過相機鏡頭偵測,避免人在產線工作時被機器撞到產生公安意外,但以現階段技術,仍難以達到盡善盡美,但如果機器人貼滿電子皮膚,就可以一碰到便立刻停機。
蘇瑞堯舉例,目前工廠機器人旁邊的工業等級光學掃描器(光學柵欄),判斷速度約62毫秒,意味著每62毫秒可以確認一個物體在哪裡;但若用上(原見精機)安全皮膚,反應速度是1毫秒,效果顯而易見。
台廠興趣濃 積極投入研發
「這個安全皮膚裝上去之後,不只讓機器人變安全,機器人的運作速度也會跟著加快。」蘇瑞堯得意地向記者表示,先前原見幫Denso的機器手臂安裝皮膚後,因為提升安全,讓機器人的運作速度提高3倍,產線效率也隨之躍升。

原見電子皮膚的安全優勢,成功吸引諸多機器人業者與之合作。蘇瑞堯透露,目前公司產品已經有部分成為川崎重工(Kawasaki)、Denso的前裝應用,為類標配方案。同時,在後裝市場,主流的12家機器手臂品牌廠,包含瑞士ABB、德國庫卡(KUKA)、日本發那科(FANUC)等都有相關合作。
賴盈至透露,如同人體皮膚般具備濕度、溫度、壓力、觸覺等多重感測功能,甚至能自我修復的電子皮膚,應用潛力不僅限於機器人,更能拓展至醫療、智慧穿戴及3C產品等領域。
值得關注的是,近1、2年來,包括鴻海、台達電、南亞塑膠、緯創,以及友達等台灣科技大廠,都已展現對電子皮膚技術的濃厚興趣,並先後積極投入相關研發,這也意味著,未來在人形機器人的戰場上,台灣又有嶄露頭角的新機會。