科研案例

助企業因應勞動力短缺、成本上升與客製化需求，擘劃永續營運核心戰略
 

全球製造業正站在轉型的臨界點。面對勞動力短缺、成本上升與客製化需求激增，智慧製造不只是趨勢，更是企業邁向高值化與永續營運的核心戰略。機器人技術則成為推動這波轉型的核心動力。

傳統自動化已不足以應對快速變動的市場需求，唯有結合AI感知與自主決策能力，實現「具身智慧（Embodied AI）」的機器人，才能真正邁向智慧製的新時代。根據全球研究機構預測，全球機器人市場將維持雙位數年複合成長率（CAGR），預估2025年工業型機器人市場將突破870億美元，2030年進一步成長至1,600億美元以上，而AI Robots市場作為新興焦點，至2035年全球產值預估可達380億美元，反映出其長期發展動能。

智慧製造機器人應用發展可分為三階段。近期（2025至2027年）應用將集中於汽車製造、電子組裝、物流與倉儲等產線環境，機器人主要負責裝配、搬運、檢測等重複性與高風險作業，TESLA與BMW已啟動導入AI機器人進行人機協作，成為製造業轉型的重要指標。中期（2028至2030年）則隨著AI感知與模組化設計技術進展，機器人將具備更高的任務彈性與自然互動能力，應用場景將日益多元。長期而言（2030年後），機器人將朝通用型方向發展，具備技能化、自主化與深度協作能力，能勝任複雜且多變的作業任務，真正融入人類工作場域。
 

▲ 智慧製造機器人應用發展三階段。
 

台灣在智慧製造機器人領域具備明確的優勢與挑戰。在工業機器人方面已有中小型多關節手臂的自研能力，且具備穩定的零組件供應鏈。服務型與自主移動型機器人（AMR）也陸續發展中，應用從工業逐漸擴及醫療、物流、巡檢等多元領域。近年自主移動機器人與協作型機器人（Cobot）更成為研發主軸，發展重點包括運動控制、智慧感知、即時決策與模組化平台建構。

為強化技術落地與產業升級，在經濟部產業技術司支持下，工研院開發「嵌入式傳送機器人」，針對半導體無塵室搬運需求，整合高速低振控制與機電合一設計，不僅節省空間、提高穩定性，並具備振動監控與抗電磁干擾功能，強化台灣在高階晶片製程自動化的自主能力。另一項成果為「高擬真雙手協作機器人」，運用AI與虛實整合模擬技術，已導入台灣手工具產線進行高精度裝配，可靈活處理百種以上工件，大幅減少人力並節省治具成本，有效協助產業數位轉型與提升國際競爭力。
 

▲ 工研院開發「高擬真雙手協作機器人」技術，用於棘輪扳手裝配的多機器人系統，帶有工件裝載機構、抓取方位檢查、棘輪安裝扭矩檢查，提升裝配效率。
資料來源：工研院提供。

技術發展上，智慧機器人聚焦三大方向：一是運動控制的升級，使機器人在不平整或動態環境中仍能穩定運作；二是AI跨領域融合，透過大型語言模型與感測整合，增強任務理解與對環境的適應力；三是端到端的智慧整合系統，透過模組化設計與邊緣AI晶片，實現即時決策與彈性部署。

台灣發展智慧製造機器人的機會來自於三大基礎優勢：首先是AI晶片與高效能運算供應鏈具全球競爭力；其次在於關鍵零組件如力覺感測器、螺桿、諧波減速機等均具備自製能力；最後則是系統整合與應用方案能量高，可串聯軟硬體與資安服務，打造具高度附加價值的解決方案。

在技術司長期推動下，智慧機器人技術已逐步從法人端落實到實際產線，為台灣製造業注入新動能。未來應持續強化四大方向：一是投入關鍵技術與產品開發，掌握AI驅動新一代機器人核心；二是建構完整產業生態，提供研發至商品化的一站式資源；三是完善標準與法規制度，讓台灣機器人技術具備國際信賴度；四是厚植跨域人才，打造支撐長期發展的基礎。

當AI與機器人融合的浪潮來臨，台灣若能結合既有優勢與政策資源，將有機會在智慧製造全球版圖中站穩腳步，開創新局。
 

作者：張雯琪｜工研院產業科技國際策略發展所經理

高擬真協作技術 瞄準高值化
 

全球手動工具市場呈現穩健成長，預估至2034年產值將達393.9億美元，年均複合成長率達5.4%。台灣憑藉完整產業聚落與精密技術，贏得「手動工具王國」的美譽，年出口逾40億美元，為全球三大出口國之一，尤其中部地區（台中、彰化）匯聚近七成製造能量，構築起全球關鍵供應鏈。隨著中國大陸產業快速進展，台灣手工具業亦積極導入智慧製造技術，拓展高值應用，強化國際競爭力。

為協助產業加速升級轉型，經濟部產業技術司補助工研院開發「高擬真仿人類雙手協作機器人」，結合AI自動組裝程序與虛實整合模擬技術，支援手工具業導入智慧製造。該技術已導入國內隱形冠軍英發（INFAR）企業的棘輪扳手產線，建立多機器人協作系統，實現高精度、自動化的組裝作業。

此機器人具備處理逾120種工具零件的能力，結合AI學習、視覺識別與扭矩感測器等關鍵技術，能靈活對應多樣工件與複雜流程的組裝需求。系統透過輝達超級電腦Taipei-1進行訓練，使機器人具備「看懂工件」、「思考作業程序」、「協同雙手」完成任務的能力，並支援多臂並行作業，大幅縮短製程周期時間，相較傳統單臂系統效率更高。

手工具產品普遍需多工序、高精度組裝，品項多元且形狀不一，過去高度仰賴熟練工人，難以全面自動化。此次技術突破，讓機器人能分辨各類工件，並在裝配過程中彈性調整流程，有效節省治具設計與生產時間，估計可節省逾五成治具成本，對勞力密集型產業具有指標性意義。

英發目前正進行該技術的應用驗證，初步展現提升產線自動化與作業效率的潛力。藉由智慧製造導入，未來可協助原投入組裝的技術工人轉任品管或製程最佳化等高附加價值崗位，進一步強化產線彈性與營運韌性。對於長期仰賴人力作業的中小型加工廠，此項技術提供一條具體可行的智慧化與數位化轉型路徑，亦有助於緩解人力短缺與技能斷層問題。

該研發成果亦成為台歐技術合作的代表案例。在技術司支持下，工研院參與歐盟Horizon Europe–HARTU（https://www.hartu-project.eu/）計畫，與多國單位合作進行「智慧多機器人協作手工具組裝系統」研發。

2024年研發成果於全球應用研究機構組織RIN年會中發表，促進台灣與國際研究社群的技術交流。這也展現出我國技術法人在智慧製造與AI應用方面的厚實實力與研發能量。

隨著歐洲與北美市場日益重視智慧製造與綠色生產，英發導入自動化設備不僅強化國際競爭力，也回應全球節能與低碳製程趨勢。此次應用以多機器人協作為核心，整合AI、機器人與視覺感測等先進技術，自動化完成棘輪扳手的複雜裝配流程，實現更穩定的生產效能與成本優化，同時可降低超過65%對技術工人體力勞動的依賴。

透過與產業密切合作，本計畫示範台灣手工具業導入智慧製造的可行路徑，也展現技術司推動AI與機器人應用於在地產業的具體成果。未來在政策引導下，若能持續加強關鍵技術研發、人才培育與國際合作，台灣手工具產業將有機會在智慧製造新時代中重塑全球競爭優勢。

此外，技術司持續推動機器人模組化平台開發、國產關鍵零組件布局與場域驗證，為中小企業導入智慧製造技術降低門檻，擴大技術擴散效益，強化產業整體轉型韌性。本技術亦有助企業朝綠色與數位製造雙轉型發展，透過精準裝配減少浪費、強化流程管理與能耗控制，符合ESG趨勢下全球供應鏈對永續生產的高度期待。
 

作者：官振鵬｜工研院機械所業務經理

晶圓傳送機械 助力半導體業
 

台灣作為全球半導體產業最重要的製造基地，擁有完整的上下游供應鏈、豐富的技術資源和產業經驗。而晶片在生產製程中，晶圓傳送機器人負責在無塵室環境中精確地搬運和處理晶圓，確保製程的高效和穩定。因此，晶圓傳送機器人可謂半導體製造過程中的關鍵設備。

根據國際半導體產業協會（SEMI）推估，全球半導體晶圓傳送機器人市場規模預計於2025年達到10.3億美元，應用涵蓋前段與後段製程。隨著半導體元件持續微小化，對於機器人潔淨度、耐震性與高精度的要求也同步提升。目前市場由KAWASAKI、RORZE、YASKAWA、JEL、BROOKS、SANKYO、HIRATA與TAZMO等國際大廠主導。然而，隨著台灣半導體產業持續擴張，晶圓傳送機器人的需求快速上升，產能不足的問題已經逐漸影響整體設備供應鏈。

經濟部產業技術司補助工研院開發「嵌入式傳送機器人（晶圓傳送機器人）」，具備高速、低振控制技術，可有效降低搬運晶圓時的振動與誤差，確保晶圓在傳送過程中不受損傷。該機器人有別於傳統晶圓傳送機器人採手臂與電控箱分離的設計，採用本體與電控箱合一架構，對於寸土寸金的高科技半導體廠房而言，無疑是一大優勢，能有效提升設備空間利用率並確保產線空間最大化。
 

▲ 工研院開發嵌入式晶圓傳送機器人，提升半導體製程效率。
資料來源：工研院提供。
 

此外，「嵌入式傳送機器人」還兼具維修便利性與抗電磁干擾能力，並內建振動監控功能，可以即時監控振動值，並於作動中彈性調整控制路徑，協助我國技術從激烈的日、美市場競爭中突圍，成為半導體設備供應鏈中最先進的解決方案之一。

目前除台積電、聯電外，台灣還有日月光、力成等多家在全球具影響力的半導體相關企業，隨著製程技術不斷升級，對晶圓傳送機器人的需求亦日益提升。國內已有如上銀、三和技研等廠商投入開發並取得初步成果，惟相較國際大廠，在技術實力與品牌知名度上仍有成長空間。

目前晶圓傳送機器人面臨三大挑戰。第一，技術門檻高，需兼顧高速傳輸與全年無休運行的穩定性，尤其對振動容忍度極低，控制精度需達0.3g以下。第二，國際競爭激烈，全球多國正積極布局，台灣必須持續推進創新與市場拓展。第三，成本控制困難，產品在取得客戶認證前需投入長期測試與資源，對企業資金與人力形成壓力。 晶圓傳送機器人為半導體製程中的關鍵設備，對提升製程效率與穩定性具關鍵意義。台灣在該領域已具備良好技術基礎與產業需求，未來若能透過技術創新、產業合作、智慧化發展、市場拓展與人才培育，將有望在晶圓傳送機器人技術上取得重大突破，進一步強化我國半導體產業競爭力，為全球供應鏈貢獻更多價值。
 

▲ 晶圓傳送機器人三大挑戰。
 

作者：蕭欽奇｜工研院機械所專案經理