人工智慧（Artificial Intelligence）與機器人近幾年快速的發展，智慧型機器人已成為現代生活中不可或缺的一部分，為人類帶來了許多便利和舒適，應用範圍不斷擴大增加，從家庭助手到安全監控，再到商業服務 ,娛樂和教育等。隨著技術的不斷光速發展，將目前的電腦科學領域結合計算機科學演算法技術，讓機器人模擬學習類似人類思考方式與自我學習、推論功能和性能將不斷提升，為人們的生活帶來更多便利性。

AI技術之所以能與機器人結合，主要於計算能力的大幅提升、演算法的優化，以及大量數據的積累。這些技術基礎的條件下，使得AI機器人在感知、決策和執行方面具備了前所未有的能力。因此AI機器人產業迎來了前所未有的突破。引用輝達執行長黃仁勳在2024年11月在日本AI高峰會上說 : “AI本質上就是機器人，而機器人是AI的終極運用”。如下圖(1)工業機器人市場逐年成長發展蓬勃，且預估2027年全球人形機器人產值可望超越20億美元。

依據國際標準化組織於2012年發表的ISO：8373:2012號標準，機器人分類為工業生產用的工業機器人，以及服務型機器人兩大類，服務型機器人又細分兩類，個人與家庭用機器人及專業與商用機器人，如下圖(2) 並針對主要各類機器人做描述。

鉸接式機器人（又稱機械手臂）是模仿人類手臂功能的設計高手。機械手臂至少 2 ~ 10 個旋轉接頭與客制化的關節模組，轉軸控制，這些都有關精密的各種馬達控制，每增加一個接頭就能提升運動靈活性，同時須要高性能的CPU或GPU去控制高精密度的機械手臂，也讓它們成為電弧銲接、材料處理、機器維護和包裝作業的好幫手，這就是工業用的協作機器人。如下圖(3) 圖(4)

如上圖(4) 高解析度的3D scanner結合了機械手臂加上強大的CPU和GPU的高精密

控制，以及軟體支援下的演算法人工智慧技術，機器人的手臂，被賦予了新任務的感測 , 邏輯思考及執行運作。這些功能、強化視覺的能力，機器人可以探測周遭的物體，按類型識別它們，並給予相對應的操縱。例如: 揀選作業，判斷產品測試，形狀，大小，缺陷不良篩選，這些能力 , 使機器人能夠更準確、更穩定地操作，並且比以前更安全、更快速。它們還擴大了機器人可以完成的任務範圍。機器視覺、人工智慧技術的進步，機器人手臂現在可以看到、分析和響應其環境，同時將有價值的資料和見解傳送回設備和作業管理系統。

將多種機器人技術結合在一起，能完成更複雜的任務。例如，把自主式移動機器人AMR（Autonomous Mobile Robot）和機械手臂做結合，打造出能在車廠生產線組裝汽車的混合式機器人。不僅功能更強大，運算能力也同步提升。這種多功能的設計，讓未來機器人的應用場景更加廣泛。如圖(5)

自動導引車（AGV）主要使用情境在工廠倉儲環境場景，依據固定的路徑運行負責物料運輸或物品移動的任務，是工業場景中不可或缺的工具。主要的核心功能是根據設定的路線，牽引或攜帶載貨車，自動行駛至指定地點。到達後，可通過自動或人工方式完成裝卸貨物的操作，從而提升物料搬運的效率。如圖(6)

AGV 如何自動行駛方式

隨著衛星導航技術和供應鏈的逐步成熟，採用光達或其他感測器並結合即時定位與地圖建構 (SLAM) 技術的 AMR，成為更理想的選擇。這些自主導航機器人搭載 3D 視覺相機，在低速下能靈活完成移動和送物任務，因此 3D 視覺相機是 AMR 不可或缺的核心技術之一。

如圖(7)

3D 視覺成像技術主要有三種：

• 飛行測距ToF (Time of Flight)：原理是透過發射出的紅外線，照到物體表面再反射，由接收器量測物體不同深度位置折射回的時間，來計算出接收端跟物體不同位置的距離。圖(8)
• 結構光：原件組成包括投射器、相機模組。是將預定的光圖案 (Pattern) 投影到物體上，透過攝影機擷取的影像與原來的圖示做比對，並由分析比對出相同與差異部份，再利用三角原理來得知深度信息。圖(9)  
• 立體視覺：模仿人眼的三角測量方式，利用兩個camera捕捉影像，通過視差確定物體的距離。圖(10)

除草機器人（又稱自動除草機器人）是機器人技術整合自動化系統來實現除草的設備。這些機器人使用各種感測器、演算法以及動力驅動系統 ,電池管理系統，來實現自動識別、定位和去除雜草。以下是除草機器人常見的技術要素：

• 感測技術
  • 除草機器人通常會配備各種感測器 , 如 : 超聲波、紅外線、影像感測器(CMOS Sensor)、激光雷達(LiDAR) 、 GPS衛星定位導航來檢測周圍環境，協助其避開障礙物並精確定位。資料監測與除草，提高農場管理智能化。
•  車輪及割草機構的驅動電機技術
  • 驅動電機是除草機器人的核心，負責機器的運行和移動。這些電機通常是無刷直流電機控制（BLDC），驅動電機通常與車輪連接，透過變速箱來調整機器人的運動速度和扭矩。因為它們效率高、運行平穩且維護簡單.。割草部分通常由電機驅動的旋轉刀片組成。這些電機一般是高轉速的直流電機或步進電機，能夠提供足夠的動力來切割草地。
• 機器學習與人工智慧
  • 隨著人工智慧（AI）的發展，許多除草機器人開始利用機器學習來改進它們的雜草辨識和行動路徑。這使得機器人能夠學習不同植物的形態和特徵，不斷提高除草的準確度。
• 電池和能源管理技術
  • 電池組是提供機器人能量的關鍵組件，通常會選擇鋰電池，因為它們容量大、壽命長、重量輕。而能源管理系統負責監控電池的充電狀態和分配，確保各個電機能夠高效能運行。
• 通訊模組的遠端監控技術
  • 無線通信模組，如藍牙或Wi-Fi，讓使用者能夠遠端遙控或設定除草機器人的工作參數。一些先進的除草機器人可以通過手機應用或網頁平台進行遠程監控與控制。這些應用能夠顯示機器人的運行狀態，並且允許用戶設置工作時間或自動啟動機器人。

掃地機器人透過感測技術與人工智慧（AI）自主清掃地面灰塵、碎屑與毛髮。隨著技術發展，掃地機器人已具備智慧導航、避障、遠端控制等功能，廣泛應用於家庭、商業與工業清潔領域。

• 應用場景
  • 家庭環境：適用於木地板、磁磚、大理石地面等，解放雙手，自動完成日常清潔。商業空間：辦公室、商場、飯店等公共場所，自動清潔大面積地板，提高環境整潔度。
  • 工業用途：倉庫、工廠等特殊環境，可應對灰塵較多的清潔需求。
• 核心技術
  • 智能導航：採用LiDAR雷達、攝像頭、紅外線或SLAM技術，規劃最優清掃路線。自動避障：透過超音波、紅外線或AI視覺，識別障礙物並靈活避開。吸塵與拖地功能：結合強力吸塵與水箱拖地，提升清潔效果。自動回充與遠端控制：當電量不足時，自動返回充電座，部分機型支援APP遠端操控與語音助手整合。

雖然人形機器人技術上也算是 AMR 的一種，但它們有一個獨特的地方，就是模仿人類的外形，專注於執行以人為中心的任務，例如接待客人或執行簡單的指令。
它們的技術重點是實現在3D 空間中的感知和靈活運動，通常需要配備多達十幾處以上個關節模組，來實現更多自由度的運動，如行走和執行日常任務。

• 技術門檻高：需要結合多種感測、運動控制、視覺和語音技術，對企業來說，既耗時又需要大筆研發投入。
• 供應鏈尚未成熟：目前供應鏈的分工還在摸索階段，需求端尚未有明確數量需求。
• 成本與技術方案：人形機器人還處於供給創造需求的階段，核心部件的成本構成和技術路線各家差異很大，不像工業機器人技術成熟。

傳統機器人透過數學計算座標來完成任務，然而人形機器人將視覺系統內建後，訓練模式改變機器人能辨別不同物體，並根據任務需求進行操作，模仿人類的行為動作，實現更擬人的操作。因工廠的內部環境與流程均屬於企業機密，工廠內的機器人必須根據個別需求不同場景進行專屬訓練，並結合企業的運算技術，以確保在不同場合發揮功能。

人形機器人的關鍵技術涉及多個領域，這些技術共同使得機器人能夠像人類一樣進行動作、感知環境和進行互動。以下是關鍵技術要點：

參考圖(14) 人形機器人相關部位可能產品應用,可供選擇做為設計參考

• 運動控制與機械控制系統
  • 人形機器人的運動控制需要精密的機械設計與伺服馬達、步進馬達、直流電動馬達，客制化的關節模組及轉軸控制模組 , 讓機器人能夠模仿人類的動作，如走路、跑步、手部靈活揮手、關節動作、臉部的表情,由肌肉系統控制等，這些都需要高度靈活的機械結構配合驅動各類馬達控制，支撐人形機器人複雜的動作。
• 感知系統技術（Perception System）
  • 視覺感知：搭配攝影機或深度相機，實現物體識別、環境感知等功能
  • 聽覺感知：麥克風陣列幫助機器人識別聲音來源和語音指令。
  • 觸覺感知：觸覺感應器和壓力感應器讓機器人能夠感知外界接觸，實現抓取、物品操控等功能。
  • 位置與定位：機器人要通過GPS、視覺SLAM（同步定位與地圖構建）等技術來確定自身在環境中的位置。
• 人工智慧與機器學習
  • 人形機器人需要強大的人工智慧支持，特別是機器學習和深度學習，用於識別環境、理解語音、進行決策等。自主學習能力使得機器人能夠根據經驗不斷改進自己的行為和任務執行。就像人類的大腦一樣,不斷的接收外部資訊,經過大腦的處理,做出正確的決策及不斷的累積經驗學習。人形機器人接收外部許多資訊就是各類感知器所收集來的,需要有高性能的AI處理器來做資料的分析處理及判斷. AI晶片是人形機器人運算的核心，引領運算能力和能效比的提升。
• 語音識別與自然語言的處理(Natural Language Processing , NLP)
  • 語音識別技術可使機器人能夠理解語音指令，並進行相對應的動作及反應。
  • 自然語言處理技術幫助機器人理解人類語言，進行自然對話，甚至能根據情境進行情感分析。
• 電池與能源管理
  • 人形機器人需要持續運行，電池的技術至關重要。高效的電池系統和能源管理能夠確保機器人有足夠的續航力。另外 , 快速充電技術和效能優化 , 更是重要的技術挑戰。
• 人機交互介面
  • 人形機器人的成功需要良好的交互介面，包括觸摸屏、語音指令和手勢控制等。這有助於與人類進行直觀的互動。
• 安全性與倫理問題
  • 隨著機器人技術的發展，機器人的安全性和倫理問題變得越來越重要，特別是在涉及到與人類的接觸和合作時。這包括防止意外傷害、數據隱私保護以及合理的社會角色設置。

AI 的未來發展充滿無限可能，隨著科技的迅猛進步，AI 將在各個領域中扮演愈發重要的角色。在醫療領域，AI 能夠為醫生提供大量的案例數據支持，協助快速且準確地診斷疾病，並進行治療評估，從而幫助醫療團隊提供更優質的服務。在交通領域，AI 將加速自動駕駛技術的實現，顯著提升交通效率並增強道路安全性。在教育領域，AI 可根據學生的學習風格與需求，量身打造個性化的學習內容和指導，從而全面提升教學質量。而在環境保護領域，AI 能被用來監測和預測氣候變化，提供科學依據，助力我們更好地保護地球。

    AI 的進步不僅是技術的革新，更是生活方式的深刻改變。而作為AI技術的重要載體，機器人正逐步成為這場變革的核心力量。無論是自主移動機器人、鉸接式機器人，還是混合式機器人，它們都在不斷刷新我們對未來的想像。

AI機器人產業的躍進不僅改變了傳統行業的運作模式，也為人類社會帶來了全新的生活方式。然而，要真正實現AI機器人的全面普及，還需要技術、商業模式和法律框架的共同進步。未來，隨著AI機器人技術的進一步成熟，它們將成為人類社會不可或缺的重要助力。

EPSON 的半導體元件（Microcontrollers & ASIC）與機械手臂技術，結合 AI 應用，展現出高效能自動化解決方案。例如，機械手臂內建視覺系統，能夠在 IC 料件辨識過程中實現高速度、高精度及低震動的移載與分料處理。透過（Memorence AI）客製化 AI 運算，進一步降低 IC 外觀瑕疵檢測的誤判率，提升品質控管效率。

依據產品應用設計規劃相關產品，如下有完整產品線支援搭配solution選擇，可做為設計參考。

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