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人型機器人發展趨勢與關鍵零組件技術探討
作者
劉東昇、黃仲宏
任職單位: 工研院產科國際所
刊登日期:2025/01/01
摘要
本文首先介紹人型機器人是如何開始從理論走入實用的階段,隨著工業製造需求增加,會促使業者爭相開始角逐市場行列。接著開始說明機器人在工業製造中扮演的角色,機器人的穩定性、可靠性、高精度性等都能給予工業自動化相當程度上的幫助。定義完機器人後,下一章則介紹人型機器人主要的特色與技術,即比照人類擁有的視覺、思考能力,並帶出要實現上述這些功能,所要開發的關鍵技術如工業感測器。有了基礎認知之後,接下來介紹全球較具規模的人型機器人開發商,並帶出他們所研究專精的技術項目以及產品特色。最後則是盤點人型機器人在現階段的發展優劣勢以及對我國產業的影響。
Abstract
This article first introduces how humanoid robots move from theory to the practical application. As the demand for industrial manufacturing, many developers start to compete for the market. The following section discusses the role of robots in industrial manufacturing. Robots can greatly help industrial automation by their stability, reliability, and high precision. Having defined what is meant by Robots, the forthcoming section explains the main features and technologies of humanoid robots which has human vison and thinking abilities. In order to realize the above functions, some critical technologies need to be developed, such as industrial sensors. So far this article has focused on humanoid robots, the following section introduces the world’s largest humanoid robot developers, and their research project, including products. The final of this article explains the advantages and disadvantages of the current development of humanoid robots and their impact on domestic’s industry.
前言
人型機器人近年開始逐漸受到矚目與重視,最早的人型機器人可追溯至1928年,當時美國、英國、日本皆有從事相關研發,以日本最受矚目;不過當時的人型機器人體積大且笨重,動輒超過100 公斤是常見的設計;之後的人型機器人開始不斷地縮小且輕量化,但開發方向仍朝著娛樂展示用的方向進行開發,離產業實用性質的機器人登場還操之過早。雖說人型機器人複雜的控制與硬體設計確實帶給有意開發的業者不小的難度挑戰,但是當時未能普及的最大實際原因其實是,真正必須使用到人型機器人的應用並不多,反而是機器手臂率先在市場受寵,獨立作業人機與協作的機器手臂都能符合各產業的需求。進入21 世紀,人型機器人的技術水平得到有效提升,多了溝通、互動、反饋的能力,也能進行基本的自由移動,因此市場上逐漸開啟了多元應用,如商業大樓的櫃檯、店鋪攤販的入口,日常生活上可以看到人型機器人的機會逐漸增加[1]。
人型機器人發展有賴需求加持與技術突破下開啟新紀元,未來在人口老化與新生的勞動力不足下,人型機器人是其中一個解方;例如面對高齡者的關懷照護、危險的工作作業環境、跟時間賽跑的救災現場,這些都是有機會使人型機器人展現高活躍度的場合,不過更需同時注意產品開發的安全性。目前雖然人工智慧主導的人型機器人技術尚未成熟,但可以開始期待由進步的資通訊技術來遠端操作這些機器人,人機協作的工作模式可同時達到機器快速且省力、人為監督以及優化的優點,彼此互補成為高效率的新工作形態。
機器人技術在製造業的重要性
自古人類生產行為從親力親為、接著學會用工具輔助、最後再進化由機器代替人力作業,所作所為均是為了要追求更高的生產效率,即最佳化。以製造業為例,在工業革命時期從人力作業跨入至自動化領域時,如何將大量單一重複的動作由機器去實現作動,是公司從事生產製造行為中,創造利潤的關鍵。例如各個製造業常使用到的單軸機器人,負責將目標工件進行空間上的移動與定位,如此一來就不用再耗費人力去進行繁瑣的工件移動作業,更不用理會過程之中人眼是否有錯誤瑕疵的產生;近幾年在倉儲物流業大量使用的AGV、AMR也是同樣扮演重要角色,藉由先進的影像視覺與無線通訊技術,將倉儲業需要的辨識、搬運、整理、堆疊等動作完美執行;另一方面,也同時內嵌了AI 人工智慧學習,在地圖的建置避障、或是物流訂單與路徑最佳化等,都能發揮最有價值的作用。再者,近幾年被許多調研機構判斷極具有市場潛力的無人機,有著省去人力操作、自主判斷行為能力、靈活機動性佳等優點,適合應用於軍事航空、醫療照顧、物資輸送等,未來待續航力、載重能力有更進一步的技術突破後,一定會有更多元、更廣泛的應用。
根據MARKETANDMARKETS 統計[2],工業機器人市場規模估計從2024年的169億美元,到2029年成長至294億美元,以年複合成長率11.7%的成長率持續增長中,如圖1 所示;相比之下,人型機器人尚未普及,市場尚未顯示出較具規模的金額,人型機器人目前全球市場規模為18億美元,但直到2028年預估將會達到138億美元,年複合成長率來到50.2%。
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2025年01月號
(單篇費用:參考材化所定價)