感知控制驅動智慧自動化,安全驗證加速機器人量產

過去幾年,人形機器人的展示影片總是吸引市場目光,從奔跑、跳躍、搬運箱體、摺疊衣物,到模仿人類舞蹈,各家業者多半以移動速度、最大負載、關節自由度及續航時間作為產品性能指標,展現機器人的運動能力。然而,當人形機器人真正走出展示舞台,準備進入倉庫、汽車工廠、電子組裝線及物流中心等實際工作場域,企業客戶更關心的是安全與可靠性。如果有人突然進入作業區域、視覺系統受遮蔽、感測器異常、系統通訊延遲,甚至AI誤判障礙物或可通行空間,機器人是否能立即減速、重新規劃路徑、安全停止或維持作業穩定性,才是決定能否大規模部署與商業化的關鍵。
26年6月Automate展會輝達推出Halos for Robotics成為焦點,Halos整合IGX Thor工業級AI運算平台、Holoscan Sensor Bridge感測器連接技術、Halos OS、安全應用層以及Halos AI Systems Inspection Lab檢測驗證機制,形成完整的全端安全架構,協助機器人開發商在共同安全架構上建置、驗證與部署系統,降低重複開發成本,也讓工廠客戶能以更一致的方式評估不同品牌機器人的安全風險與導入可行性。
若把機器人的AI模型比喻成大腦,Halos扮演的角色更像是神經反射、煞車系統與健康監測機制,不僅讓機器人理解眼前環境,更要求在辨識結果不確定、感測器異常、硬體故障或通訊中斷時,仍能依照預先定義且可追蹤、可驗證的流程採取安全動作。對於人形機器人新創而言,若能採用已完成安全元件、軟體介面及驗證流程的共同平台,便能將有限的研發資源集中於機器人本體設計、關節控制及應用情���開發。其中Halos的重要硬體基礎中,IGXThor最高提供2070 FP4 TFLOPS AI運算效能,搭載14核心ARM Neoverse CPU、128GB記憶體及273GB/s記憶體頻寬。不同於資料中心伺服器,機器人必須在極短時間內同步處理RGB相機、深度相機、LiDAR、關節位置、力矩回授及馬達狀態等大量即時資訊,並在人員靠近或動作偏離安全範圍時,即時完成減速、避障或安全停止等控制決策。
近期,Nvidia發表的Halos Outside-In Safety Blueprint被FORT Robotics整合至Trust Layer安全平台,使Outside-In Safety成為重要討論焦點之一。在傳統工業機器人的安全機制主要仰賴本體感測器與控制器完成風險判斷中,而Outside-In Safety則將整座工廠納入安全架構,透過建築物固定攝影機、外部感測器、AI代理、工業通訊網路及邊緣AI平台,持續掌握人員、機器人、自主移動機器人(AMR)及設備的位置、速度與移動方向,再利用AI即時預測潛在碰撞風險,提前調整機器人的速度、路徑或停止動作,而非等到危險即將發生才啟動緊急停止機制。換句話說,未來保護機器人的,不只是本體上的感測器,更是整座工廠共同建立的外部感知系統,為人機共域提供更完整的安全保障。
FORT Robotics目前累積超過27項專利、部署逾19000套安全設備,並服務超過6百家客戶,反映工業安全控制正逐漸由機器人的附屬功能,發展為具獨立價值的解決方案。隨著Outside-InSafety逐步導入,安全平台、外部感知、事件管理、危害分析、第3方驗證及軟體更新等服務,也逐漸形成新的採購需求。換言之,工廠未來採購的不只是人形機器人本體,更是一套涵蓋感知、安全、驗證與管理的完整系統。這也改變了資本支出的內容。過去導入機器人時,投資重點集中於本體、末端執行器與控制器;未來則往往需要同步建置固定式攝影機、三維視覺系統、工業通訊網路、邊緣AI平台、安全控制器及資料管理平台,每新增一批機器人,都可能帶動整個場域的基礎設施同步升級。
台灣供應鏈也開始切入及布局相關應用,以所羅門(2359)為例,公司長期深耕AI機器視覺、3D視覺辨識、數位孿生及智慧工廠整合,過去最廣為人知的是運用3D視覺協助機械手臂完成隨機取放(BinPicking)、定位及物件辨識等應用。隨著Outside-InSafety逐漸成為新一代智慧工廠的重要設計方向,視覺系統未來除了辨識物件位置外,也將逐漸需要具備即時掌握人員位置、移動方向、反應距離、設備交會風險,以及多目標同步追蹤等能力,協助提升人機共域作業的安全性。由此可知,攝影機的重要性將不再侷限於解析度,而是延伸至時間同步能力、影像延遲、AI模型推論速度及安全控制系統的整合能力。
研華(2395)則是憑藉工業電腦與邊緣AI平台切入新一代智慧工廠及人形機器人生態系。公司長期深耕Industrial Edge AI、智慧製造及自動化解決方案,並積極布局Nvidia IGX生態系。隨著Nvidia推出IGX Thor及Halos全端安全架構,研華未來有望將既有工業AI平台延伸至Physical AI相關應用,支援功能安全、感測整合及即時邊緣運算需求。相較於一般資料中心,工廠設備的使用年限往往超過十年,因此控制平台除了提供AI運算能力,更必須兼具長期供貨、工業級散熱設計、穩定供電、維修支援及軟體版本管理等能力。工業電腦的價值也因此不再只是邊緣AI運算節點,而是整個智慧工廠安全架構的重要控制中樞。當安全系統要求設備降低速度時,控制系統必須依據目前速度、負載、慣量及機器人姿態,即時重新規劃減速曲線與運動軌跡,避免因急停而影響機器人平衡或作業穩定性。因此,相較於傳統固定式工業機器人,人形機器人對控制精度、回授速度及運動平順性的要求更為嚴格。
上銀(2049)長期深耕滾珠螺桿、線性滑軌、精密減速機、精密軸承、工業機器人及機器手臂等產品,在半導體、自動化及工具機市場累積深厚製造能力。未來若人形機器人由少量原型逐步邁向規模化量產,整機廠關注的重點將不再只是單一零組件價格,而是不同批次間的一致性、耐用度、壽命資料及模組化設計能力。人形機器人目前仍屬中長期成長動能,但若功能安全與量產驗證推動關節模組規格同步升級,上銀既有精密傳動技術也有望延伸至標準化致動模組等高附加價值應用。大銀微系統(4576)則致力於馬達、驅動器與控制器的一體化整合。大銀微系統產品涵蓋線性馬達、直驅馬達、力矩馬達、伺服馬達、驅動器、控制器及奈米定位平台,直驅設計可降低背隙與磨耗,提高即時回授能力,更適合高精度、高頻率的人形機器人關節控制。
在工業自動化與能源管理領域,台達電(2308)產品涵蓋伺服馬達、驅動器、工業控制器、工業機器人、工業通訊網路、機器視覺、功能安全控制方案及能源管理平台,因此在人形機器人市場中的角色,不僅是供應單一關節或零組件,更具備整合智慧工廠的能力。舉例而言,當外部感知系統偵測到操作人員進入搬運路徑,邊緣AI完成碰撞風險評估後,可透過工廠控制系統協調機器人降低速度,並同步調整輸送帶、自主移動機器人(AMR)及機械手臂等設備的作業節奏,待風險解除後再依序恢復運作,提升人機共域的安全性與生產效率。
