一、前言
國際機器人聯合會(IFR)於今年初發布了「2025年世界機器人研發計畫(World Robotics R&D Programs 2025)」報告。此報告深入探討了主要國家於機器人研發領域的規劃。以下段落將聚焦介紹中國與日本的機器人重點發展計畫,包括中國的「智慧機器人」重點專項計畫,以及日本射月(Moonshot)研發計畫,並且補充說明日本計畫近期機器人進展。
二、中國機器人發展重點
中國工業和資訊化部於2021年發布了“十四五”機器人產業發展規劃,目標為2025年前將中國打造成全球機器人技術創新、先進製造與應用發展的核心國家。2024年中國工業和資訊化部發布了「智慧機器人」重點專項-2024年度計畫申報指南,規劃投入4,520萬美元發展關鍵技術,並建構符合中國國情的機器人產業生態系。此指南聚焦五大技術方向,分別為基礎前沿技術、共通性關鍵技術、工業機器人、服務型機器人與特種機器人。
(一) 基礎前沿技術
此領域涵蓋多樣化的前沿技術,包括:可黏附在工程設施表面並可穿越狹縫的柔性電子機器人;能協同探索野外未知環境的群體機器人;先進觸覺互動回饋系統;能直接觀察與學習模仿人類技能的機器人;整合感測、驅動、控制等功能,可應用於細胞操作的微型機器人;能模仿人體運動與神經控制的人形機器人等。
(二) 共通性關鍵技術
共通性關鍵技術包括:小型化、高輸出效率的驅動元件;能提升手術機器人操作精準度與安全性的感知回饋系統;建構語意理解與任務決策系統,以支援智慧工廠遠距協同作業;發展機器人資訊安全防護技術;開發手術機器人安全性與效能測試系統等。
(三) 工業機器人
此領域之發展重點涵蓋:能實現布料檢測、抓取與縫製的自主縫紉機器人;開發協助大型結構件焊接作業的自主焊接系統;建立高精度晶圓運輸與精準對位技術,以提升半導體製造效能;滿足港口貨物裝載作業需求的大型高空作業機器人;以及能針對報廢之電動車電池進行自動拆解與材料分離的機器人系統。
(四) 服務型機器人
中國規劃發展多款應用於醫療與照護的先進機器人系統,包括能執行高齡生活照護任務的照護機器人;結合生理訊號感測的復健訓練裝置;穿戴式呼吸輔助設備;兒童腦科外科手術機器人;可遠距操作的骨科手術機器人;能於體內遞送藥物的微型機器人等。
(五) 特種機器人
著重於開發能在險惡環境下執行任務的設備,例如:可在高原與極地等惡劣氣候下執行任務的無人作業平台;用於飛機引擎結構檢查的維修機器人;自主在管道或狹小水域中活動的檢測機器人;以及具備空中搜索、水面航行、水下潛航和水底爬行等三棲能力的特種機器人等。
三、日本機器人發展重點
日本內閣府自 2020 年起推動「射月研發計畫(Moonshot Research and Development Program)」,旨在開發具高影響力的突破式創新技術,以應對人類社會面臨的重大挑戰。此計畫共設定了十大目標,涵蓋社會、環境與經濟等多元領域。其中,與機器人技術相關的有兩項目標,分別為目標一「實現一個讓人類得以擺脫身體、大腦、空間與時間限制的社會」以及目標三「實現能自主學習、行動並與人類和諧共處的機器人」。以下內容將針對這兩項目標的推動規劃與近期成果進行說明(摘要可參閱圖一):
(一) 目標一 :2050年實現一個讓人類得以擺脫身體、大腦、空間與時間限制的社會
1. 願景與發展方向
實現此願景的核心技術為「機器人分身(Cybernetic Avatar, CA)」。機器人分身能透過遠距操控,拓展個體在物理行動與感知上的能力,讓人們即使身處遠方,也能如同親臨現場般地參與作業、互動交流並做出決策。
此計畫聚焦於建構可整合多名使用者與大量分身的技術與基礎設施。2030年預計能實現「一人同時操控十個機器人分身」;2050年將實現能整合大量機器人與機器人分身之技術與相關基礎設施,以協力完成大規模且複雜的工作任務。
同時,計畫亦積極推動「融入機器人分身的新生活型態」。預計在 2050 年前,開發出能夠顯著提升個人身體、認知及感知能力的機器人分身,並促進其融入社會,發展出全新的生活型態。規劃發展的機器人分身主要包括下列兩類:
(1) 社會型機器人分身(Socio-CA)
社會型機器人分身旨在促進人與機器人分身於社會情境中的互動與協作,涵蓋三種類型,包括:具備親和力且符合倫理規範的對話互動型分身(例如能自然接近高齡者或孩童並提供協助);能將專業技能(如運動技能)與他人分享的經驗共享型分身;以及讓行動受限者能透過意念控制的意念控制型分身。
(2) 體內型機器人分身(Internal CA)
體內型機器人分身主要應用於醫療與健康監測領域:一類可進入消化道等體內腔室,用於健康監測與疾病診斷;另一類則能透過遠距操作於體內巡邏,並可進入特定細胞內部進行調控,以利早期偵測異常細胞並即時進行治療。
2. 近期成果
(1) 遠距操控技術
目前已成功建構可同時驅動約1000個機器人分身的平台,並在大阪舉辦大型實證活動。亦開發出可即時監控通訊品質、降低延遲並可動態調整連線路徑的通訊技術,並建置了跨國延遲測量系統,為未來的國際應用奠定基礎。
(2) 社會型機器人分身(Socio-CA)
近期成果包括:開發具倫理判斷能力的計算技術,確保機器人分身的對話與行為符合倫理規範,且能將不恰當的表達轉換為合適的回應;開發出能透過視線和手勢與人自然互動的機器人分身;發展先進的傾聽式語音對話技術,具備自主傾聽能力並且能根據環境調整音量與生成語音。前述創新技術已在精神科醫院等場域進行驗證。
(3) 體內型機器人分身(Internal CA)
近期成果包含:開發能於體內移動的機器人分身,能監測體溫、pH值等參數的變化,並可於特定部位採樣與給藥;成功開發微小且低功耗的溫度、pH與影像感測技術,以及利用胃酸供電的充電技術;此外,也成功運用機器人分身控制多種免疫細胞,並且協力清除標的細胞。
(二) 目標三:2050年,藉由AI與機器人的協同發展,實現能自主學習、行動並與人類和諧共處的機器人
1. 願景與發展方向
此項目標聚焦於開發下列三類AI機器人:
(1) 生活支援型AI機器人
2030年前開發出在特定條件下能與人類良好互動,並讓超過90%的人感到舒適的AI機器人;2050年前,實現具備等同或超越人類身體能力,且可與人類和諧共處並共同成長的AI機器人。
(2) 科學探索型AI機器人
2030年前,開發出能針對特定問題,自動探索其科學原理與尋找答案的AI機器人;2050年前,開發能在自然科學領域中自主思考、行動,並自動探索其科學原理與解答的AI機器人。
(3) 險惡環境活動型AI機器人
2030年前,研發可在特定情境下於人類監督下自主運作的AI機器人;2050年前,開發能在人類難以活動的險惡環境中自主判斷與行動,並具備持續演進能力的AI機器人。
2. 近期成果
(1) 生活支援型AI機器人
已開發出能即時根據使用者需求,生成對應動作的人型機器人及其核心技術。此系統可執行如協助起身、蒐集生理數據等個人照護任務,並能在訓練資料量有限的情況下,完成料理、洗衣等複雜家務。此外,研究團隊亦開發出可彈性調整形狀與硬度的新型機器人,可提升機器人在執行協助動作時(如扶起使用者)的舒適度與安全性。
(2) 科學探索型AI機器人
目前已設計出先進的 AI 系統與微型機器人工具,具備自主觀察與分析實驗結果的能力,並能優化實驗流程,包括對實驗條件的精準控制,以克服傳統實驗的限制與瓶頸。透過這些技術,研究團隊已迅速開發出可促進植物生長的新型培養基,並且首次觀察到細胞在染病前的微小行為變化。
(3) 險惡環境活動型AI機器人
為因應太空探索,此計畫已設計出多款模組化機器人及充氣式居住模組,並於月球模擬環境中,成功驗證多機協作執行太陽能板安裝等任務的能力。另外,在災害應對領域,計畫團隊亦正積極發展可用於河道阻塞應變的機器人系統。