一、前言
隨著科技的快速發展,機器人技術正逐漸改變人類的生活和工作模式。歐盟近年來積極投入機器人領域的研究,致力於開發更安全、更智慧且具備協作能力的機器人技術,以應對工業生產、醫療保健等領域的挑戰。
本文將根據歐盟於2024年發布的展望歐洲:人工智慧、數據和機器人領域新計畫(Horizon Europe: New Projects in AI, Data and Robotics 2024 Edition),介紹歐盟展望歐洲(Horizon Europe)中所支持的多項機器人研究計畫,包括:提升日常生活便利性的軟式外骨骼服、用於海上結構物檢測的自動化系統,以及應用於醫療診斷的軟式機器人內視鏡等。這些計畫展現了機器人技術於不同應用領域之發展潛力與未來趨勢(相關計畫摘要請參閱圖一)。
二、具備高度靈活性和精準操控能力的雙手協作機器人
計畫名稱:MANiBOT
(一) 目標
MANiBOT 計畫致力於開發具備高度靈活性和精準操控能力的新一代雙手機器人,能在零售與運輸等複雜的場景中,高效率地操作各類設備並完成多樣化任務。此計畫聚焦於四大關鍵技術發展,包括:
融合機器人視覺、觸覺等先進感知技術,開發物體識別與環境理解方法,使機器人能快速辨識未知物體,並且能在人群密集的環境中穩定運作;設計非抓握式的物體操作技術,使機器人能在空間受限的環境下,靈活移動各種尺寸、重量、形狀和材質的物體;開發整合觸覺感知與機械手臂的技術,並且提升其能源效率和自主性;賦予機器人學習與動態調整行為的能力,以應對多變且複雜的操作需求。
(二) 參與者
MANiBOT 計畫涵蓋歐洲多家合作單位,包含希臘研究與技術中心 (Centre of Research and Technology Hellas, CERTH)、維也納科技大學(Vienna University of Technology)、機器人製造商ABB、法蘭克福機場希臘分公司 (Fraport Greece)、希臘零售業者馬蘇提斯超市(Masoutis)等。
(三) 預期影響
在科學影響方面,計畫將融合先進的感知、控制、認知與機電整合技術,並參考人類行為模式,開發具備類似人腦學習與靈活應變能力的控制系統,以推動雙手協作機器人技術的進步。在社會影響方面,MANiBOT著重以人為本的設計理念,致力於改善工作環境,減少人類從事繁重且有害健康的勞力工作。同時,計畫重視技術發展符合安全、道德與人權標準。在經濟影響方面,MANiBOT 將推動新型雙手協作機器人在物流、運輸、農業食品及製造業等領域的應用,提升生產、倉儲和物流等環節的自動化程度,進而提升整體營運效率並降低成本。
三、輕便舒適的軟式下肢外骨骼輔助系統
計畫名稱:SWAG
(一) 目標
SWAG 計畫專注於軟式機器人領域,致力於研發新型下肢外骨骼服。此外骨骼服旨在提供輕便、舒適且高效的運動輔助,以強化使用者下肢及核心肌群的力量與活動度,進而提升其行動能力和生活品質。有別於傳統外骨骼的剛性結構,SWAG的核心創新在於採用高強度、可充氣的特殊織物取代硬質材料,並且結合柔性的感測薄膜、氣動式的軟式致動器,以及能辨識使用者運動意圖的人工智慧技術。前述創新技術使外骨骼服能貼合人體曲線,並得以根據使用者的需求主動調整,在提供有效輔助的同時,確保穿戴舒適,並且可隱藏於日常衣物之下。
(二) 參與者
SWAG 計畫匯聚了歐洲多家學研機構與企業,包含:英國帝國理工學院 (Imperial College London)、義大利聖安娜高等研究院 (School of Advanced Studies Sant'Anna)等知名學府;以及專注於機器人技術的研究機構TWI Hellas以及穿戴式機器人新創公司 IUVO等。
(三) 預期影響
SWAG 所研發的下肢外骨骼服預期在醫療輔具、工業應用、健康保健與人機互動等領域發揮重要影響,例如:能為行動不便人士提供有效的行動輔助,提升其獨立性和生活品質;作為運動員和復健患者的訓練輔具,提供阻力訓練,以強化其體能;同時,可協助體力勞動者更輕鬆、安全地執行搬運重物等工作,減少職業傷害風險並提升工作效率。
此外,此計畫將推動多項技術創新,包括智慧紡織品、軟性感測器與致動器的發展,並累積豐富的人體生物力學數據,協助科學家更深入了解人體在日常活動中的動作機制。同時,SWAG 計畫將整合先進感測技術與人工智慧,分析使用者意圖並即時輔助,提供更智慧且舒適的穿戴體驗。
四、海上結構物之機器人檢測系統
計畫名稱:AUTOASSESS
(一) 目標
AUTOASSESS 計畫旨在開發一套全自動機器人檢測系統,對海上結構物(如船隻)的密閉空間進行安全且高效率的檢查與評估,以取代傳統高風險的人工檢測方式,減少勘測人員進入壓水艙和貨艙等危險、骯髒環境的需求。
為實現此目標,AUTOASSESS 將研發具自主探索與評估前述密閉空間的機器人技術,包含搭載輕量型超音波檢測設備的空中機器人,並實現公分級的定位與高精準度的非破壞檢測(NDT);並且開發出能有效提升缺陷監測準確性的人工智慧,可對船齡超過 20 年的船隻,檢出95%以上的缺陷。同時,AUTOASSESS 還將開發能規劃檢測任務並制定後續處理方案的決策支持系統,以優化整體檢測流程。
(二) 參與者
AUTOASSESS的參與者匯聚來自學術界與產業界的合作夥伴,包括:丹麥科技大學 (Technical University of Denmark, DTU) 和挪威科技大學 (Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet, NTNU) 等學研機構;挪威船級社DNV、軟體服務公司 Cognite、船運業者 Euronav NV;以及無人機製造商 Flyability與ScoutDI等。
(三) 預期影響
在安全性方面,過去五年中,船隻密閉空間平均每年導致50人死亡。AUTOASSESS的全自動化檢測系統將大幅減少人員進入危險環境的需求,降低船員傷亡風險。在技術方面,AUTOASSESS結合 3D 建模、缺陷偵測與高精度超音波測量技術,提供比傳統人工檢測更快速、精確、可靠且可追溯的解決方案。在經濟方面,AUTOASSESS 能大幅縮短檢測時間,降低船舶停航檢修時造成的收入損失與營運成本,降低中國、韓國等其他國家船廠人力成本的優勢,吸引更多船舶檢測業務重返歐洲,提升歐洲船舶產業的競爭力。
五、支持太陽能板的維護和水耕作物採收之機器人平台
計畫名稱:ARISE
(一) 目標
ARISE計畫聚焦於能源與農業兩大關鍵領域的創新機器人平台研發,以支持歐洲綠色協議(European Green Deal)。此平台的核心任務為太陽能板安裝與維護作業,以及水耕作物採收。
為達成上述目標,ARISE 計畫將研發多項核心技術,包括:開發一款可耐受塵土與高濕度等惡劣環境的新型氣動式機械手臂,以勝任從高強度到高精度的各類作業需求;研發具備模仿學習與主動調適能力的人工智慧模組,使機器人能高效執行任務並促進人機協作;建立有效的知識管理框架,讓機器人能理解並應用特定領域的專業知識,進而使機器人能穩定地與人協作並自主執行任務;整合主動感知技術、環境理解和精準定位的智慧演算法,讓機器人能即時掌握環境動態,並實現長時間自主運行;採用邊緣運算架構,以優化資源運用效率,並加速人工智慧模型的部署與更新。
(二) 參與者
ARISE 計畫的參與者涵蓋了歐洲的學研機構與企業,包括:專精於機器人技術的TWI Hellas以及西班牙國家研究委員會 (Spanish National Research Council, CSIC) 等研究機構;德國達姆施塔特工業大學 (Technical University of Darmstadt) 和希臘地中海大學(Hellenic Mediterranean University, HMU) 等學校;以及機器人新創公司 Probotica與提供軟體解決方案的 UBITECH等業者。
(三) 預期影響
ARISE計畫預期將顯著提升機器人的自主性、互動性及穩定性,使其能在真實且複雜的環境中,執行各種非重複性任務,無論是與人類進行安全且流暢的互動,或獨立完成作業。此外,此計畫將推動自動化技術發展,使機器人能勝任更多原本由人工執行的任務,同時降低錯誤率並提升作業效率,為機器人技術在各產業之應用奠定基礎。
六、提升大腸鏡檢查的安全性與效率之軟式機器人技術
計畫名稱:IRE
(一) 目標
IRE 計畫旨在開發新一代軟式機器人技術,以提升大腸鏡檢查的安全性、效率和人機互動體驗。計畫涵蓋多個重點方向,包括:開發軟式機器人內視鏡與數位孿生模型;透過虛擬實境和實體模型,強化內視鏡操作員的培訓成效;研發具備感官回饋的智慧導航系統,提升檢查的精準性等。
(二) 參與者
IRE 計畫匯集了歐洲多家學研機構與產業夥伴,包括:丹麥哥本哈根大學 (Københavns Universitet) 和德國圖賓根大學 (Eberhard Karls Universität Tübingen)等學校;法國國家資訊與自動化研究所 (Institut National de Recherche en Informatique et Automatique, INRIA) 等研究機構;以及醫療模擬軟體公司 Insimo 與內視鏡設備製造商 AMBU A/S等業者。
(三) 預期影響
在社會影響方面,IRE計畫將提升醫護人員的診斷與操作能力,提高大腸鏡篩檢的準確性和效率;在科學影響方面,此計畫將推動軟式機器人技術和體內機器人運動控制技術的創新;在經濟效益方面,IRE計畫能促進軟式機器人與新型內視鏡市場的成長,鞏固歐洲在相關領域的競爭力。
七、安全、可信賴且可理解人類指令與環境的先進人機互動系統
計畫名稱:JARVIS
(一) 目標
JARVIS 計畫為以產業需求為導向的創新計畫,致力於開發一套先進人工智慧工具,實現更先進、更多元的人機互動模式。計畫核心目標包括:開發以人工智慧驅動且易用的人機溝通、控制與程式設計方法;賦予機器人社交互動能力,打造流暢且以使用者為中心的互動體驗;確保技術的安全性、隱私性及人工智慧的可信賴性;研發結合人工智慧的機電系統,提升機器人對人類指令和環境的理解能力,以實現高效率的人機協作。同時計畫將進行大規模試驗,驗證這些工具在不同應用場景中的潛力與規模化的經濟效益。此外,JARVIS計畫也將積極推動企業採用,特別是中小企業與新創公司,以促進人機互動技術在歐洲的普及與創新。
(二) 參與者
參與單位涵蓋多家歐洲知名學研機構與產業夥伴,包括:希臘帕特雷大學(University of Patras)與芬蘭坦佩雷大學(Tampere University)等學校;西班牙TECNALIA 研究與創新中心和挪威的 SINTEF 研發中心等研究機構;以及工業機器人製造商KUKA、汽車製造商 TOFAS、法國電力公司 EDF 以及航空系統供應商 Collins Aerospace等業者。
(三) 預期影響
在科學層面,JARVIS將整合機器人、人工智慧、人機互動、通訊與感測技術的不同領域之技術,促進機器人技術的發展,並為未來相關的應用研究與創新奠定基礎。在經濟層面,JARVIS將與歐洲中小企業共同開發技術與商業解決方案,促進歐洲機器人與人工智慧產業的發展,並且提升企業的數位化程度,強化中小企業競爭力。在社會層面,遠距機器人操作技術能降低其在危險環境中工作的風險,改善操作員的工作環境。
八、結論
前述計畫顯示,歐盟致力於提升機器人的靈活性、自主性與人機協作能力,並積極推動工業、生醫與農業等領域的機器人技術創新,涵蓋物流自動化(MANiBOT)、行動輔助(SWAG)、安全檢測(AUTOASSESS)、綠色經濟(ARISE)到醫療革新(IRE)及智慧互動(JARVIS)等多元應用。透過先進技術整合與跨領域合作,歐盟正逐步構建智慧、人性化且永續的機器人生態系,使機器人不僅是高效率的工具,更將融入日常,成為提升人類福祉的智慧夥伴。