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【台灣製造業的 AI 轉型故事】工業電腦領導廠新漢,攜手清大打造自動挑瑕疵咖啡豆機器人

▲ 黃能富教授展示生豆

根據市場調查公司 MarketsandMarkets 的《世界 AI 應用報告》指出,未來智慧農業的幾個發展重點將會著重於農業環境監測、無人機分析和農業機器人,尤以農業機器人的導入,將有最大的成長空間。

工業電腦廠商新漢也跟上了智慧農業潮流,最新的產學合作計劃,結合機械手臂和人工智慧,讓現有人工挑選咖啡豆作業全面自動化,協助農民與烘豆工廠節省人力與時間成本。

新漢,尋覓更大舞台的工業電腦領導者

從工業電腦起家的新漢,看好物聯網與智慧製造趨勢,近年來積極投入智慧機器人領域,並成立軟體團隊,自行研發機器人控制器與關鍵軟體核心技術,是台灣少數能提供智慧機器人整體解決方案的供應商。

然而,傳統機械手臂應用以製造工廠為主,而工廠應用長期被國外四大工業機器人家族(瑞士的 ABB、德國的庫卡、日本的發那科和安川電機)佔據大部分市場,即便新漢掌握了軟體核心技術、能夠提供高品質且穩定的硬體,在市場開拓上仍備感艱辛,想要擁有更大的舞台只能另闢蹊徑,找出機械手臂在其他領域的新應用模式。

新漢股份有限公司公關行銷處處長沈亦中認為,機械手臂的應用,不只可以取代工廠生產線上的重複性行為,還能走進各個產業,補足少子化社會到來後,可能發生的人力缺口,讓人發揮更大價值。因此,新漢積極思考如何串連台灣優勢、創造機械手臂更多元化的應用,而清大電機資訊學院院長黃能富教授長期深耕的智慧農業,是極具發展潛力的新領域,於是雙方在經過多次互動討論後,決定攜手合作,共同開創台灣在智慧農業上的新發展。

新漢遇上鑽研智慧農業的黃能富教授,完美的產學合作範例

「其實,當初新漢只是想多培育年輕人才,沒想到卻為機械手臂找出可以發展的新空間,」聊起與黃能富教授合作的機緣,沈亦中的口氣仍帶著些許不可思議。

新漢在投入機器人控制器的研發後,深刻體會到人才的重要性,於是積極與各大專院校院合作開設機器人課程,包括龍華、清大、交大、成大、明新、淡江、逢甲、靜宜… 等,希望能縮小產學落差,就在產學交流的旅程中,新漢遇到了鑽研智慧農業的黃能富教授。

黃能富教授在智慧農業領域已是宗師級人物,從多年以前便專注在推動農業自動化或智慧化,常常拜訪農場農民,親自瞭解農民的痛點與需求,想辦法應用物聯網科技與人工智慧來解決痛點或滿足需求。

在某次走訪雲林古坑與花蓮瑞穗的咖啡農民後,黃能富教授發現,「撿生豆」是咖啡農民們現階段最頭痛的問題之一,在參觀新漢的機器人手臂後,讓黃能富找到了解決問題的方法,那就是將機械手臂整合人工智慧,應用 AI 技術讓機器學會如何辨別品質不好的咖啡豆,再經由機械手臂將這些咖啡豆挑選出來。

▲ 新漢的六軸機械手臂

農業人力危機,可以靠機械手臂+人工智慧解決

黃能富教授進一步解釋,生咖啡豆在烘培之前,必須先剔除品質不好的豆子,避免降低烘培後的咖啡豆品質,而挑選咖啡豆的工作長期以來都只能人力來做,也就是將豆子攤開在桌上,一顆一顆慢慢地挑。

這樣的工作就像是要從一萬隻吻仔魚裡面找出壞掉的那隻,不只曠日費時,而且容易出錯,因為人一旦長時間注視某項事物,很容易造成視覺疲勞與精神衰弱,難免會有疏漏,讓品質不好的咖啡豆從眼前溜走。再者,因應世界的新生兒數量持續下跌,未來的人類勢必要將勞力運用在更重要的事情上面,這種重復性且低技術門檻的工作,交由機器人來執行會更有效率。

也就是說,創造出一個咖啡豆挑選自動化的系統,有助於農民、烘豆工廠節省在這件事情上所耗費的時間和人力,而新漢與黃能富教授的合作,就是為了實現這個目標,由黃能富教授研究團隊建立自動化挑選缺陷咖啡豆的人工智慧模型,新漢則負責機械手臂與 AI 整合作業,共同打造出一隻會自動撿豆的機械手臂。

新漢採用六軸的機械手臂,和黃能富教授的研究團隊拍攝三百多顆好的、壞的咖啡豆 360 度的影像,總計上萬張照片訓練出來的人工智慧模型,透過微軟的 Azure IOT Hub 搭建溝通平台,快速在所有的咖啡豆中進行篩檢,找出有瑕疵的咖啡豆並標出座標,並透過 Azure IOT Hub 將資訊共享給新漢的機械手臂,由機械手臂移動到人工智慧指定的座標,將有瑕疵的咖啡豆挑出來,完成人工智慧和機械手臂的串接。

在這次的合作案裡 Azure IOT Hub 協助新漢和黃能富教授團隊能夠更有效率的整合兩者專長,做出系統化、精準度高的自動化挑選咖啡豆系統。

智慧農業,新漢機器人進軍全球的野望

雖然只是一個和學界的合作案,但新漢的眼光卻是放眼全世界,「所以這隻手臂的售價不能太高,不至於到農民無法負擔的程度,才能做到普及化,實現新漢想要輸出全球的目標,」沈亦中充滿信心的說。

新漢認為,機械手臂與農業的整合,將會是世界的大趨勢,尤其在東南亞等國家,都會是智慧農業新的發展重心,因為東南亞相對粗放而不精緻化的農業,非常適合由機械來代替。有趣的是,需要精細化培養的精緻農業,其實也非常適合引進機械手臂,因為機械手臂可以做到比人手更精細的動作,誤差更小,對於精細化農業來說,導入機械手臂也能實現產業升級的目標。「我退休後的夢想就是擁有自己的一座田,用機器人來耕作」沈亦中笑說。

農業這種各類型都適合導入機械手臂的特性,讓新漢的機械手臂有了更大的發揮空間。

新漢和黃能富教授的合作,將 AI 帶入農業的執行端

根據市場調查公司 MarketsandMarkets 的《世界 AI 應用報告》, 2025 年 AI 在農業的應用將貢獻出 263 億美元的產出,這意味著,人工智慧將協助世界農業發展走向一個新的里程碑。而且隨著應用深化,人工智慧在智慧農業中扮演的角色,也將從宏觀調控走向更細節的執行面。

過去農業大部分都必需靠天吃飯,透過人工智慧的導入,可以將過去的不確定變為確定,這是屬於比較宏觀調控的人工智慧應用,例如:更精準的預估作物收成量、監控作物品質… 等。

而新漢與黃能富教授的合作,不只打造了一種完美的產學合作模型,更將智慧農業的想像延伸至更細部的應用面,例如:咖啡豆收成後的篩選作業、種植農作物時的精細照料,透過人工智慧的導入,讓這些高度依賴人工的細微作業,可以實現人力解放的目標,成為未來農業 AI 應用的新趨勢。

文章授權: TechOrange 科技報橘

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