文／林裕洋 本刊特約記者 圖／ Shutterstock
有工業之母美譽的機械產業，向來是帶動其他產業發展的重要基礎。長年來，國科會以學界優勢研發能量及國研院系統化技術研發平台共同推動智慧機械專案計畫，結合人工智慧（AI）、物聯網（IoT）、大數據（Big Data）等先進資通訊技術，並導入資安防護、節能淨零，促進「AI產業化、產業AI化」，同時建構符合產業需求的智慧機械創新生態圈，打造台灣成為智慧科技島。
在2024「台灣機器人與智慧自動化展」暨「台北國際自動化工業大展」中，國科會於南港展覽館一館1樓J818攤位設置「國科會智慧機械科技創新館」，展出規劃推動之5項專案計畫、22個計畫團隊之亮點成果。國科會希望藉由業界大型展覽展出多項創新計畫的研發成果，藉此促進學界與業界交流媒合，加速將學界研發成果推廣至產業應用。
國科會感測與光譜影像技術發展組研究員暨組長蕭文澤說，多年來國科會持續補助各學校進行各種研發計畫，只是早期補助範圍較為廣泛，也欠缺被外界了解的場合。為此，2018年國科會開始調整專案補助範圍，並協助將研發成果與產業需求結合，同時透過參加自動化
展等大型展會方式，讓民眾瞭解到各種科專計畫推動方向與成果。近來生成式AI發展迅速，我們也看到不少計畫團隊開始在專案中融入此技術，進而擴大計畫的整體效益。如傳統人機協僅是機械手臂自動化運作，近來透過生成式AI技術協助下，至為機械手臂得以模仿老師傅的精細工法，解決部分產業面臨的人力招募困境。以水五金產業為例，由於產線作業環境較為惡劣，很難招募到新血加入、補充人力，現今可透過自動化設備減少人力需求，同時也能帶動產業升級與長遠發展。
生成式AI 加值 帶動智慧製造浪潮
在2024國科會智慧機械科技創新館中展出的5項智慧機械相關專案計畫，分別為智慧微塵感測器技術研發、人機協作機器人技術開發與系統整合、虛實加工技術開發與智能化系統整合、次世代智慧製造關鍵技術研發與發展智慧製造及半導體先進製程資安實測場域等，涵蓋22個計畫團隊。研發成果從智慧機械上游的感測器元件、中游的工具機控制器，到下游的虛實加工技術開發、機器人、智慧化系統整合與次世代智慧製造關鍵技術應用，勾勒出台灣智慧機械產業的發展藍圖與技術脈絡。
除22家計畫團隊的成果發表之外，國科會在展覽期間也安排專題演講，類型包含學界團隊之亮點成果簡介、學界與業界專家之產業趨勢分析、科普演講等，內容相當豐富與多元。在產業趨勢分析方面，專題演講主題涵蓋綠色製造、工控資安等議題，在生成式AI席捲全球下，與會專家除分享該技術在智慧製造方面的應用之外，也針對生成式AI在美術創作的應用與影響進行科普演講，期盼讓更多人了解AI技術對人類帶來的巨大改變。
蕭文澤指出，本屆創新館中有不少計畫團隊採用AI技術的成果讓人眼睛一亮，如台大機械系蔡孟勳教授團隊研發出台灣第一套嵌入式AI晶片與先進CNC控制器系統，最大特色在於可透過網路處理器（Network Processing Unit，NPU）進行AI模型推論計算，以達到即時回饋及補償。該技術最大特色在於透過AI模型整合插補、伺服系統、輪廓誤差與加工時間，並可根據使用者誤差需求，自動搜尋適合的控制器參數。不光如此，該技術可藉由模型壓縮技術，大幅降低運算及參數量，使AI模型可直接嵌入CNC控制器運行。目前已有合作企業進行小量生產，並透過廠商實測持續精進AI功能。
虛實加工技術進化 提升工具機精度
在國科會智慧機械科技創新館中的虛實加工技術開發與智能化系統整合專案計畫中，還有許多令人眼睛一亮的研發成果。如台大機械系陳亮嘉教授團隊執行的研發之半導體封裝製程線上智能化AOI關鍵檢測系統，運用深紫外寬頻光源作為光學偵測，藉機器學習演算進行反向優化最佳化，針對矽穿孔（through silicon via，TSV）多項關鍵尺寸量測突破技術瓶頸，其開口尺寸可達到次微米、深寬比達15倍之境界。此獨步市場技術堪為全球半導體先進封裝界領先指標，相關成果已獲得多家台灣AOI設備廠商產學合作計畫，以及推動技術轉移。
至於針對硬脆、難切削先進材料的精密加工領域，中興大學機械系陳政雄教授團隊在會場展出的整合超音波加工技術、機上自動化光學刀具量測技術、智慧驅動器、無線電能傳輸物聯網智慧刀把等技術的超音波振動輔助切削技術，並展示全球最小的非接觸電能傳輸高轉速超音波刀把，來提升超音波之微鑽孔加工技術。根據團隊分享資料顯示，在前述技術協助下，可加工微鑽孔直徑為 0.04 mm～0.8 mm之電漿蝕刻氣體擴散板、IC探針卡，搭配無線電能傳輸技術，與可高速化碳纖維拘束專利設計，使刀把的最高轉速可達40,000 rpm以上。目前，相關技術已授權給合作企業進行商品化應用，對於提升產業競爭力帶來極大幫助。
助攻智慧醫療場景 實踐完美手術願景
在人機協作機器人技術開發與系統整合專案計畫中，台大生物機電系顏炳郎教授團隊因應智慧醫療發展趨勢，透過生成式AI結合醫師臨床經驗，於術前協助醫師規劃安全進針路徑，使手術機器人具有適應性自主決策的能力。此專案計畫最大特殊之處在於手術過程中結合電腦斷層攝影（Computed Tomography，CT）與超音波影像融合技術，可提供術中即時影像資訊，避免軟組織變形造成穿刺誤差與手術風險。藉由機器人系統精準控制能力，可降低醫師手術困難度，減少病人CT掃描次數，提高手術安全性。
近幾年全球半導體產業頻頻發生遭到駭客攻擊的憾事，台灣在半導體產業位居領導地位，國科會也補助「發展智慧製造及半導體先進製程資安實測場域專案計畫」的6個計畫團隊，其智慧製造場域皆已導入工控資安，並全數通過國際工控資安認證。
以台科大李維楨教授團隊為例，在協助將台灣科大工業4.0中心成為台灣第一個通過國際工控資安認證（IEC 62443-2-4）的大學場域外，也投入研發為保護智慧場域安全研發的成對加解密方法。該技術的控制裝置使用PUF加密值產生「共享密碼」，可將該共享密碼傳送給多個節點裝置，並由兩個節點裝置透過該共享密碼協助，確認兩個節點裝置之間的資訊安全，該技術已獲得台灣的專利肯定。
蕭文澤表示，台灣產業正面臨激烈國際競爭，國科會認為唯有透過產學研緊密合作，發揮學界豐沛的創新研發能量，將學界研發成果導入產業應用，同時培育高階科研人才，才能達到提高業界的自主研發能量，帶動百工百業發展。
本次國科會智慧機械科技創新館充分展現學界科技創新研發、國研院平台技術加值服務以及工程科技推展中心產學媒合等力量，加速學界研發成果落實產業應用，共同建構智慧機械創新生態圈，促進產業升級轉型、提升國家競爭力。