《前瞻應用篇》 通用性取勝 人型機器人 將成兆元產業

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仿生機器人快速融合AI與感測技術,應用場域擴及製造、照護與教育。各國積極投入技術發展,臺灣憑藉供應鏈優勢,展現競爭潛力。

無論是2022年美國Hollywood科幻電影《仿生賢妻》(WifeLike)中活靈活現的仿生機器美女Meredith,或是由電動車公司Tesla研發,不僅能夠大跳熱舞,還可以邊調酒邊和客人聊天互動的人型機器人Optimus,還有由英國公司Engineered Arts研發, 能夠展現豐富臉部表情如驚訝、困惑、憤怒及微笑的人型機器人Ameca,相信大家對於這些近乎以假亂真的仿生機器人的完美呈現,必定大感到驚豔!

市場前景樂觀 帶動零組件銷售攀升

輝達(NVIDIA)執行長黃仁勳於「2025台北國際電腦展」(COMPUTEX 2025) 開幕演講表示,「技術發展是需要規模的,而大多數現有機器人系統因體量太小而無法形成技術上的飛輪效應(Flywheel Effect),亦即無法吸引足夠的資源來推動產業快速進步。而人型機器人則是因為通用性和大規模生產潛力, 將成為唯一能夠實現技術突破的機器人類型!」他更預測人型機器人產業將會成為下一個兆元產業,帶動新一波類似當年汽車或智慧手機的產業創新革命。Tesla 執行長Elon Musk也大表贊同,並認為人型機器人將在往後數年快速發展成長為價值50億美元的明星產業。

根據跨國市調公司Verified Market Reports 的調查分析,2024年全球仿生機器人的市場規模估計約為25億美元。並樂觀預計至2033年該產業將成長至接近78億美元,年均複合增長率(CAGR)約為14.5%。其中以人型機器人將成為該產業成長最快的子項目,從 2022年約快速衝破15億美元的規模,預計至2028年將達到約138億美元,年均複合增長率高達44%。

在硬體銷售方面,包含4足機器人和人型機器人的仿生機器人全球市場累積出貨量已達到百萬臺。2025年則將會有2至3萬臺人型機器人的落地應用,至2030年更將有機會達到年出貨量100萬臺的規模。從機器人整體產業的發展前景看來,無論是核心運算的板卡,再到感測器、大尺寸伺服馬達及動作控制器等各項零組件的市場需求也將同步呈現大爆發的榮景。

技術再升級 機器人逐步擬人化

仿生學(Biomimetics)是一種工程與設計方法,藉由模仿自然界生物的結構、功能與運動方式,以促成人類科技應用的再升級。早在15世紀科學家Leonardo da Vinci便藉由觀察鳥類飛行的原理設計出模擬飛行器的草圖,即為仿生概念的源起。在進入20世紀後,隨著動物解剖學、生物力學與自動控制的學術理論蓬勃發展,科學家們紛紛開始嘗試用機械模仿昆蟲、魚類、鳥類等生物的行為與互動模式,自此也為仿生機器人發展打下科學基礎。

1960年代以後機器人學(Robotics)快速發展,然而傳統機器人多是以工業應用為主,主要著重在精度與重複性工作應用。然而這類機器人大多是固定結構與動作制式,難以應對變化多端的外在環境。因此為突破傳統機器人在應用上的限制,研發人員開始朝向「仿生」的思考方向邁進,再進一步打造機器人成為擁有動態平衡、自主適應與自然互動的運作能力,仿生機器人(Bionic Robots)就此應運而生。

仿生機器人(Bionic或Humanoid Robot)是指透過模仿人體或動物的外形、動作、感官與智能,協助人類完成複雜任務的自動化裝置。這類型機器人結合人工智慧(AI)、機器學習、機械設計、感測器整合與控制演算法等創新技術,能夠在高危險、重複性或敏捷需求的工作環境中取代人力,因此仿生機器人的市場需求與相關應用各界看好。

擂臺比武 產業先進國爭相競技

由Boston Dynamics打造的4足仿生機器狗Spot,於2020年以7萬4,500美元售價推出於商用市場。最初這款機器人是實驗性平臺,現今已進入工業巡檢、倉儲物流與核電監測等應用領域,甚至被警察單位用於高風險場景的任務。目前像是英國石油公司(BP)的煉油廠與石油鑽井平臺也已部署應用Spot。還被應用於俄國車諾比及美國三哩島等核電廠執行環境監測與輻射偵測工作。該款機器人的最大特點是開放式平臺,使用者可以自行加裝感測器與AI模組,讓它從事更多元智慧化應用。

繼Spot之後,該公司打鐵趁熱再推出人型機器人Atlas也備受市場關注。Atlas是全球最靈活的雙足機器人之一,能夠進行翻滾、跳躍、跑步,甚至從事類似跑酷的動作。不同於傳統工業機器人,Atlas並不需要事先設定固定行動路徑,且能夠根據外在環境條件動態調整動作,並使用視覺系統識別與操作物件。波士頓動力正準備將Atlas送進工廠,執行物料搬運與組裝等工作任務,成為能夠與人類協作的人型工業機器人。根據市場預測,北美工業協作領域將在2025至2030年間維持每年7%以上的成長率。

中國大陸則是將人型機器人視為新一代的「工業生產力」,自工信部於2023年提出《人形機器人創新發展指導意見》並設立專項基金後, 該產業就迎來了「量產元年」。2024年中國大陸的人型機器人市值已達到27億6,000萬人民幣,並預估至2026年將突破200億人民幣,至2029年將占全球人型機器人市場比重高達35%至50%。目前像是上海、北京、成都及廣東等皆已設立產業基金,總規模超過百億人民幣,以用於扶植機器人相關創新技術與零組件如AI語言大模型、感測器與伺服器等核心技術及產品的發展。

目前中國大陸人型機器人市場較具代表性的創新產品有由優必選科技(UBTech)及合作夥伴眾擎智能(Zongqing Intelligence)推出的全能型仿生人型機器人Walker S1,具備高度模擬人類動作的能力,能夠進行上下蹲與單腳平衡、靈活步態變化與轉向、自主攀爬階梯,還可以完成前空翻級別的高難度動作,目前已部署於吉利汽車無錫工廠,參與物流搬運與智慧巡檢作業。

樂聚機器人(Leju Robotics)推出旗下AELOS、PANDO 及KUAVO系列的人型機器人,目前已量產超過100臺,被應用於教學、機器人競賽、仿生研究、公共場域如展覽廳、工廠導覽、智慧家庭、康養中心等的落地應用展示,目前已被部署於中國移動智慧家庭體驗中心,擔任站內導覽員及解說智慧家居功能,並與江蘇亨通及蔚來汽車公司達成合作試點,用於生產線檢測及互動展示用途。

其他還有由智元機器人(AgiBot)及傅利叶智能(Fourier)運用自行研發的AI大模型WorkGPT,於2024年底交付首批已量產近千臺的通用機器人機體,包括YuanZheng A2系列及LingXi X1系列機器人。旗瀚科技研發的Sanbot系列雲端運算型服務機器人,結合語音辨識、臉部識別、自動避障與投影等功能,被應用於零售服務、教育輔助、醫療健康照護三大應用場域。螞蟻集團旗下的上海螳螂科技(Ant Lingbo)也於2024年底積極投入研發人型機器人。

目前被全球機器人市場公認為最具有真人味的則是由英國Engineered Arts推出的人工智慧機器人Ameca,不僅會像人類一樣在沉睡後甦醒,臉部表情更是擬真到所有看過的人都嘖嘖稱奇。Ameca曾經在展覽會上被記者詢問是否會發動叛亂或反抗製造者?在回答記者問題之前,Ameca的臉部似乎出現了憤怒的表情,並將眼睛翻到一側,接著回答說,「我不確定你為什麼會這樣想?我的製造者對我非常好,我也對於我現在的狀況感到非常滿意!」

Engineered Arts將Ameca描述為「機器人的未來面貌」與「世界最先進的人型機器人」。並聲稱這臺機器人具有流暢、逼真的動作與先進的面部表情,且具有與任何人立即建立融洽關係的能力。該公司在公司官網表示,研發Ameca的最主要目的就是打造成為開發更先進的人工智慧技術平臺。

日本政府於2015年推出「新機器人戰略」(New Robot Strategy),並由經產省與新能總研(NEDO)推動相關計畫,著重在製造、服務、醫療照護、基礎建設與農林漁牧等五大場域。2023年推出的「社會5.0」(Society 5.0)則是強化AI、機器人與數據結合,新冠病毒肺炎疫情後更是加速研發進度,整體資金投入超過6億6,000萬美元。2024年日本機器人市場規模約280億美元,工業與服務型機器人需求同步增長,預計在2025年再進一步回升。日本也是全球最大的工業機器人出口國,2023年出口額達到 22億美元,約占全球的30.6%。

日本仿生機器人具有創新代表性的有由早稻田大學開發的老人護理人型機器人AIREC,目前能夠進行協助高齡長者翻身、扶起、更換尿布、簡易料理與摺衣等動作,還會根據照顧對象的行為,自行調整反應行為。早稻田大學研究團隊表示,「人工智慧與精準度就是照護機器人最關鍵的挑戰,唯有能夠與人協作才能真正被落地應用。」研究團隊也預計將在2030年正式引進AIREC至老人照護中心。

2024年由日本機器人公司人機一體(Man-Machine Synergy Effectors,簡稱MMSE)、西日本旅客鐵道公司(West Japan Railway)及日本信號(Nippon Signal)推出攜手研發的巨型機器人「JINKI type Zero ver.2.0」亮相,機器人可用2隻手將40公斤重物體舉至10公尺高度,精細的動作讓參觀者嘖嘖稱奇。該機器人的開發目的,主要就是為減少工人在鐵路作業時觸電和跌倒的風險,機器人操作則是由人類以虛擬實境頭盔(VR)及遙控器進行控制。可望未來廣泛應用至土木工程與道路建設等領域。

國際級競爭力 臺灣產業鏈蓄勢待發

根據市調公司Market Research Future®(MRFR)2025年1月的研究顯示,2024年臺灣機器人市場規模約為2億4,000萬美元,預計將於2034年達到3億7,000萬美元,2025至 2034年的年均複合成長率為4.5%。臺灣廠商主要專注於零組件製造,在機器人產業鏈中屬於上游供應商的角色,提供中游的系統整合商如機器人四大家族ABB、FANUC、KUKA 及YASKAWA關鍵零組件,例如:控制器、伺服馬達、滾珠螺桿、行星減速機、HD減速機、機器視覺、感測IC及軟硬體模組等。近年零組件廠商也受惠全球人型機器人急速成長帶動。

臺灣產業在半導體、伺服器、自動化模組與3D視覺等領域具有國際級競爭實力,因此能夠完全支援AI結合仿生機構的設計研發。目前較具代表性的創新產品有由金屬中心開發仿生智能AGV艦隊系統,是仿效螞蟻搬運的邏輯,將每個輪子視為單一獨立自主的螞蟻,結合動力輪模組、平臺及智慧化模擬指揮系統的完整解決方案。除可以克服傳統無人車無法順利運行的區域,運輸載具的移動不受產品形式、尺寸和類型的影響,具有高度適應性,甚至能克服狹小空間的運動要求。

2019年以全身型外骨骼機器人獲得臺灣「百萬創客擂台」冠軍與人氣獎的智慧機械與輔具實驗室(Tai Mecha Lab), 研發成果結合3D打印與AI控制,打造出全臺灣首臺「全身型外骨骼機器人」,可協助使用者站立與行走,適用於復健及輔助行動,並受邀與國家中山科學研究院合作示範適應於野戰場域。

還有幾家臺灣指標性科技大廠也正在摩拳擦掌準備積極搶進人型機器人領域。華碩董事長施崇棠指出,該公司內部正如火如荼進行人型機器人計畫,並將朝向多代理(Multiple Agent)方向發展。和碩共同執行長鄭光志表示,該公司布局人型機器人已成立專門團隊研究,除人工智慧和軟體控制外,也將會投資自動馬達領域。

生成式AI誕生 仿生機器人深度學習

近年人工智慧與機器學習技術的飛躍進展,尤其是深度學習、強化學習與模擬訓練技術成熟,為仿生機器人帶來品質躍進大突破。過去仰賴硬編碼規則的控制方式,現已轉向透過大量感測資料學習動作模式、情境反應與目標規劃。舉例來說,自主行走與路徑規劃演算法可使仿生機器人在非結構化環境穩定運作,多模態融合如視覺加聲音加觸覺更讓其具備接近人類感知與互動能力。其中最具代表性的發展包括視覺辨識辨人追蹤、人機語音對談及自我校正步態等。

仿生機器人能夠從高成本的科技裝置,逐漸過渡到商品化與量產,感測器與半導體技術的進步絕對是功不可沒。由於市面上的高解析度攝影模組、慣性測量單元(IMU)、光學雷達(LiDAR)及深度相機等感測元件,尺寸愈來愈小、功能也愈來愈強大,因此價格快速下降,降低整體開發門檻。高整合系統單晶片(SoC)也讓邊緣AI運算在本地端完成,提升反應速度並減少雲端依賴。這些項目的進展皆是促使機器人邁向更精準,設計與布建更靈活的方向邁進, 加速「智慧仿生」融入人類日常生活的可能性。

雖然仿生科技發展迅速,前景看好,仍然得面臨多重挑戰,因此必須仰賴跨領域合作與制度創新才能加以解決。縱使目前AI的認知能力與機構運動控制日益進步,但距離機器人穩定行走、靈巧操作或複雜任務執行,依舊還有一段路要走。特別是在非結構化環境如救災與長照場域,仿生機器人對於突發狀況還無法真正全面應付。此外,系統整合難度高,多數平臺無法達成真正的「即插即用」, 導致開發與維護成本居高不下。

目前仿生機器人的售價動輒數十至上百萬新臺幣,對於企業與使用者而言皆非常高昂。即使已逐漸朝向模組化與量產策略推展,但精密感測器、高扭矩驅動器與穩定電控系統仍是高昂的硬體成本。

強化制度規範 奠定人機共生基礎

至於仿生機器人的外型愈逼真,愈可能會引發「恐怖谷效應」(Uncanny Valley)讓人類感到不安。尤其是蒐集大量的感測與視覺資料,也衍生出隱私與資安風險。此外,在醫療照護及教育輔助等場域,若操作不當也將產生人身安全的爭議,因此需有周詳的配套標準與法規制度因應。

被讚譽為「現代機器人故事之父」的艾西莫夫(Isaac Asimov)曾在1942年發表「轉圈圈」(Runaround)一文中,立下「機器人三大法則」(Three Laws of Robotics),被視為是人與機器人訂下的第一份契約。第一法則:機器人不得傷害人類或袖手旁觀坐視使人類受到傷害、第二法則: 除非違背第一法則,機器人必須服從人類的命令、第三法則:在不違背第一及第二法則情況下,機器人必須保護自己。時至21世紀的今日,AI機器人已不再只是聽從指令的機械體, 而是逐步成為具備感知、學習與自主行動能力的智慧設備,回顧三大法則精神,提醒我們在追求技術突破之際,更需要同步強化制度規範、倫理思辨與社會信任,為未來人機共生的新社會結構奠定穩健基礎。

面對全球人口老化、勞力短缺與智慧製造浪潮,仿生機器人正成為新一代智慧科技的發展焦點。臺灣產業憑藉堅實的資通訊與機械製造基礎,正逐步在仿生機器人領域布局,展現多元創新動能與市場潛力。在政府政策方面,透過「智慧機械推動辦公室」、「AI+X」及「長照科技創新計畫」多項計畫,積極鼓勵產學研投入仿生與服務型機器人研發。

此外,臺灣產業在機器人核心零組件如伺服馬達、滾珠螺桿、力矩感測與控制晶片的製造優勢,也將成為切入國際仿生機器人產業供應鏈的關鍵。隨著全球人型機器人從百臺原型邁向萬臺量產,必定將再次帶動臺灣供應鏈的新一波外銷高峰。未來臺灣產業若能整合硬體製造實力與AI建模能力,打造模組化仿生開發平臺、開放標準與場域試驗場,不僅可以加速在醫療、照護、製造與教育等場域的落地,更有機會在全球仿生科技版圖,扮演「關鍵零件提供者+應用解決方案開發者」雙重角色,創造高附加價值新藍海商機。

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