靈巧手技術複雜程度與一個機器人相當,是一個高度整合的精密系統,整合了驅動、傳動與感測三大模組。台灣應深耕相關前瞻技術,搶占靈巧手產業最佳技術製造夥伴地位。
人工智慧AI展現其強大的能力與影響力,在基礎建設之後,產業關注的焦點在於尋求其落地的終端裝置與殺手級應用,NVIDIA不斷丟出產業未來之星,從自駕車、AI PC/NB到機器人,其中,靈巧手(Dexterous Hand)這個人形機器人身上最複雜、最精密的組件,不僅是技術的集大成者,更是未來商業價值的引爆點。
靈巧手技術複雜程度與一個機器人相當,它是一個高度整合的精密系統,整合了驅動、傳動與感測三大模組。在一個手掌大小的空間中要搭載數十個微型高扭距的高精度馬達與力覺、視覺、觸覺感測器,其他還需要高強度纖維材料、AI控制晶片等,技術含金量高,同時需要複雜的機電整合與AI模型訓練,對台灣廠商而言,是值得深入布局的市場。
靈巧手助服務型機器人落地
靈巧手能模仿人類手指多關節運動,執行精細任務,相較傳統夾爪,靈巧手有更多自由度,動作更靈活。對台灣科技業布局未來技術發展來說,靈巧手的崛起是技術挑戰, 更是產業升級的機會,透過整合既有供應鏈,打造高價值的智慧機器人模組,開拓全球市場,可讓台灣在智慧機器人時代占有一席之地。
靈巧手是整個人形機器人發展的核心方向之一。恩智浦半導體客戶支援總監簡志達(圖1)表示,其重要性高於一般關節或驅動模組,因為它代表人形機器人「像人」的最終關鍵——能否真正操作物品。對於服務型機器人(如客服、餐飲、照護機器人):可以真正抓取多樣物品、能夠模擬人類細緻互動(例如遞物、協助病患、整理物品),也是讓機器人能夠進入公共場域與家庭應用的關鍵能力,因此,靈巧手的成熟度等同於服務型機器人的應用範圍成熟度。
圖1 恩智浦半導體客戶支援總監簡志達表示,靈巧手的成熟度等於服務型機器人的應用範圍成熟度
恩智浦認為靈巧手是綜合精密機構,結合了高度整合感測(力矩、位置、觸覺)、通訊架構、高即時性控制演算法,是高複雜子系統,因此將成為各家人形機器人最重要的競爭差異化能力。
ADI機器人產品線市場總監陸子信(圖2) 也認為,現代機器人在移動能力上已取得顯著進展,然而靈巧操作仍是最艱鉅的挑戰之一,因為它需要豐富的感測能力、觸覺回饋、即時實體推理以及精準控制。若缺乏具備能力的雙手,人形機器人可執行的任務範圍將極為有限。一旦機器人能夠實現可靠且具適應性的操作,並結合以實體世界為基礎的推理模型,其實用性將大幅提升。
圖2 ADI機器人產品線市場總監陸子信認為,機器人靈巧操作挑戰仍巨,因其需要豐富的感測能力、觸覺回饋、即時實體推理以及精準控制
生成式AI帶動靈巧手商業化
根據產業研究機構高工機器人產業研究所(GGII)預測,僅中國市場的機器人靈巧手銷量,將從2024年的約5,700隻,飆升至2030 年的超過34萬隻,年均複合成長率(CAGR) 高達90%。也就是說,掌握了靈巧手的核心技術與量產能力,將在機器人產業立於不敗之地。
簡志達指出,靈巧手原本多侷限在研究與高成本人形機器人,但2026起出現幾個關鍵變化,使市場正式進入成長加速期,首先是生成式AI與Physical AI落地推動需求暴增, 生成式AI正將靈巧操作從靠人工示教轉向AI自主最佳化,包括:視覺與語意理解,看到物品即可判斷抓取方式,動作紀錄與參數最佳化,自動調教抓取策略,自主辨識分類含觸覺,接近人手操作。
再者,生成式AI大幅降低使用靈巧手的門檻,使其從實驗室走向更多商業場景。人形機器人與服務型機器人進入商用元年約為2026~2027年間,Tesla、Figure、Agility等均宣布商用化時程。第三為AIoT、物流、自動化工廠導入加速具備靈巧取放能力的機器人,可取代傳統機械手臂無法處理的非結構化工作,需求大增。
機械手臂導入靈巧手可期
與傳統智慧製造產線上的機器手臂相較, 陸子信提到,靈巧手在設計時必須將可擴展性納入考量。目前,大量生產仍面臨挑戰,因為多數具備高自由度的靈巧手仍需以人工方式組裝。同時,工業機械手臂也正朝向更高程度的自動化與任務靈活性發展,使先進靈巧手與機械手臂之間形成強大的協同效應。由於工業機械手臂已被廣泛部署,且不需要完全通用型的末端執行器,預期工業機械手臂將會率先採用靈巧手,並在在人形機器人普及之前,帶動第一波的量產與應用成長。
傳統工業手臂仰賴穩定性、重複度與速度,因此大多搭配固定功能的末端夾具。但靈巧手具備多自由度、觸覺與力矩感測、AI驅動的視覺與抓取決策,簡志達說明,未來工廠將從一支手臂對應一種夾具,轉向同一支手臂可透過靈巧手適應多工任務,如: 多形狀零件挑選、柔性物料操作、電子組裝等。這代表靈巧手將提升工業手臂的泛用性,使手臂從固定用途變為可重新定義的通用操作平台。
非結構化能力探索應用可能
在應用部分,靈巧手目前市場仍處於早期階段。具備人形特徵的靈巧手尚未在製造、物流、醫療或服務型機器人領域實現商業化規模應用。大多數實際場域的部署仍仰賴低複雜度、針對特定任務設計的夾爪,而真正具備高度操作能力的靈巧手,仍主要停留在研發與概念驗證階段。
簡志達指出,靈巧手已從研究技術逐步走向實際部署,其核心價值在於模仿人手的靈活動作與感知能力,能處理非結構化環境、多變物體形狀、細緻操作等傳統機械手臂兩指或三指夾具無法勝任的場景。
靈巧手在製造業主要解決柔性生產與小批量、高混合度製程的需求。如電子零件組裝; 在物流領域高度多樣化的包裹形狀、材質、剛性,使靈巧抓取能力變得關鍵,如自動分揀(Sorting);在醫療應用主要集中於高精度操作與輔助性任務,如試管移液、標本抓取、生物樣本處理;此外,人形機器人與服務型機器人是靈巧手未來最大量的應用領域。
多技術需求與高度整合
在技術發展上,靈巧手可謂在一個手掌大小的體積裡,整合完整人形機器人所需要的技術與元件,在有限的體積下整合許多機械與電子元件,要達成小體積大扭矩效率,同時複雜的機電整合是靈巧手是否能順暢偕同工作的關鍵,另外,還需要AI晶片、LLM模型、感測模組等能智慧判斷動作反應等,簡志達認為,力矩(Torque)與觸覺(Tactile)感測是靈巧手能否像人手一樣操作的兩大基石。
力矩感測:確保穩定、可控、精準的動作
力矩回饋是每個關節馬達的肌肉用力感, 是靈巧手做出穩定、柔順、避免損壞物體的關鍵。調節抓握力道,避免因過大力矩捏壞物體,例如易碎品或柔性物品。提升動作穩定性,在快速開合或複雜手勢時,力矩閉迴路控制可抑制震盪、補償負載變化。實現柔順控制(Impedance/Compliance Control),當碰到障礙物時自然而然讓步以避免卡死或損壞。
觸覺感測:讓靈巧手具備手指皮膚的能力
觸覺是讓靈巧手能像人類一樣感覺物體的重要途徑。
- 檢測接觸點、分布與壓力大小。
- 判斷物體材質(硬/軟、粗/滑)。
- 提升抓取成功率(避免滑動、偵測落物)。
- 輔助形狀推理與自適應抓握。
總體而言,力矩感測讓靈巧手能控制力量、保持穩定、避免破壞物體;觸覺感測賦予靈巧手感知接觸、材質、滑動與壓力分布,讓操作更精細與自然。
為了讓這些感測訊號達到人手級即時性與精度,NXP 提供:
- I3C高速低延遲本地總線(μ s等級回應)。
- 分布式MCU(MCX A132)進行每指局部控制。
- i.MX RT1180作為手掌主控,整合EtherCAT與整手/整體協同控制。
- 多模態高頻感測融合。
- AI-assisted自適應抓握學習。
上述三者結合,讓靈巧手在控制頻率、反應時間、觸覺解析度與穩定性上接近人手等級,並且具備可擴展性、模組化與工業級功能安全特性。感測器可透過無數種方式整合至機器人系統中。AI運算與邊緣運算之間的平衡仍在持續演進,各種不同的方法正競相提供完整的解決方案。然而,挑戰不僅在於整合本身,更在於資料傳輸。每增加一個感測器,都會提高對通訊頻寬與功耗的需求。除了擁有強大的處理器(無論是集中式或邊緣端)之外,真正的困難在於如何有效地融合、傳輸與接收足夠的資料,以支援機器人的即時控制。
台廠搶占靈巧手最佳合作夥伴地位
在這條通往具身智慧的黃金賽道上,美國以AI軟體定義未來,中國以市場規模驅動創新,日本手握精密機械技術,而台灣則憑藉其在全球科技供應鏈中最佳技術實現製造夥伴的地位,占住有利的戰略位置。對於台灣資通訊科技產業而言,未來最大的機會並不在於打造一個「台灣版Optimus」,而在於成為所有「Optimus們」都離不開的合作夥伴。
台灣擅長打造隱形冠軍,而且繼PC/NB、電動車、AI Server之後,機器人與靈巧手可能接棒成為具身智慧的代表性終端,專注於微型精密馬達、高強度纖維材料、MEMS觸覺感測器、AI控制晶片等關鍵領域,將台灣打造成全球人形機器人產業的軍火庫,為這場即將到來的智慧革命提供最強大的彈藥。