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人形機器人供應鏈與關鍵技術介紹

薛孝亭/ 發布日期:2025/07/17/ 瀏覽次數:183

一、前言

人形機器人產業正迅速成為全球關注的科技焦點。國際知名投資機構摩根士丹利(Morgan Stanley)於 2025 年發布「Humanoid 100:描繪人形機器人價值鏈」(The Humanoid 100: Mapping the Humanoid Robot Value Chain) 研究報告,盤點全球與人形機器人供應鏈密切相關的100家上市企業(包括已投入或者具備潛力者),涵蓋從零組件生產至系統整合等不同層面。本文將依據該報告內容,解析人形機器人的關鍵組成與技術,並列出各技術領域中的代表性企業。

 

二、關鍵技術與產業分析

人形機器人系統大致可區分為三大模組:腦部(Brain)身體(Body) 以及機器人整合(Integrators),以下分別介紹:

 

 

(一) 腦部(Brain)
人形機器人的「腦部」功能主要由兩大核心技術體系組成:軟體與人工智慧模型,以及支撐其運作的硬體(半導體與晶片製造)。此兩項核心技術的緊密協作,使人形機器人具備自主行動、環境感知與決策的能力。

1. 軟體與人工智慧模型
此類別涵蓋了賦予人形機器人智慧的核心技術,包括用於理解、學習、模擬與分析的各種軟體和AI模型,具體可分為以下幾項關鍵技術:
(1)
基礎模型(Foundational Models)
基礎模型是賦予人形機器人高度自主性的基礎。這類 AI 模型透過對大量真實與模擬數據的訓練,使機器人能理解與生成自然語言,模仿複雜的人類行為模式,並感知及理解周遭的動態環境。代表性案例為 NVIDIA 針對人形機器人所設計的通用多模態模型Isaac GR00T。
(2) 數據科學與分析(Data Science & Analytics)
此類技術能高效率地擷取與分析機器人從感測器蒐集的大量資料。透過這些分析工具,開發者能即時掌握機器人所處環境的變化,並根據數據優化其決策流程與整體表現,確保任務執行的穩定性與可靠性。代表性業者為擁有強大資料分析技術與AI運算解決方案的Oracle與Palantir等。
(3) 模擬與視覺軟體(Simulation & Vision Software)
模擬軟體可用以建立機器人的數位孿生,協助其在虛擬環境中進行學習與測試;視覺軟體則提供高精度影像與深度資訊,強化機器人對空間環境的理解與路徑規劃能力。代表性案例包括 Google DeepMind 的 MuJoCo 物理模擬引擎、NVIDIA 用於機器人訓練的 3D 模擬平台 Isaac Sim,以及 Dassault Systèmes 所提供的高精度電腦輔助設計與數位孿生解決方案。


2. 硬體:半導體與晶片製造
此類別聚焦於支撐人形機器人「腦部」運作所需的硬體,涵蓋各類半導體元件、記憶體,以及晶片的設計與製造技術。
(1) 視覺與運算半導體元件(Vision & Compute Semiconductors)
視覺半導體元件可擷取圖像與深度資訊,協助機器人「看見」周遭環境;運算半導體元件則具備高速AI處理能力,支援機器人在邊緣端即時推論,或在資料中心進行深度學習模型的訓練。代表性案例包括Ambarella的視覺AI處理器、Horizon Robotics的AI 運算晶片等。
(2) 晶片設計與製造
涵蓋人形機器人專用晶片設計、記憶體與先進晶片生產製造。代表性業者包括:Arm Holdings(晶片設計)、Cadence Design Systems(晶片設計)、Micron(記憶體製造)、SK 海力士(記憶體製造)、台積電(先進晶片製造)、三星電子(先進晶片製造)。

(二) 身體(Body)
此領域涵蓋供人形機器人移動、電力傳輸、環境感知與機體支撐所需的各類零組件。以下將分別介紹構成人形機器人「身體」的關鍵技術與元件:

1. 致動器(Actuator)
致動器是將電能轉換為機械動能的關鍵裝置,其數量與配置將直接影響人形機器人的活動自由度(Degrees of Freedom, DoF)。目前人形機器人的自由度普遍介於 16 至 60之間,主要涵蓋頭部、軀幹與四肢等關鍵部位的動作控制。未來設計預期將持續朝向更高自由度與更細緻動作控制的方向發展。
致動器主要零組件涵蓋:軸承、螺桿(Screws)、減速機與齒輪、馬達與稀土磁鐵等。其中,人形機器人常採用無框力矩馬達(frameless torque motors,技術門檻較低)或空心杯馬達(coreless motors,技術門檻較高)作為動力來源。
目前多數人形機器人廠商會自行設計致動器架構,但其零組件仍高度仰賴全球供應鏈。代表性馬達供應商包括埃斯頓、雷賽智能、Nidec等業者;其他零組件之代表性業者包括:Rollvis(螺桿)、上銀科技(螺桿與減速機)、Harmonic Drive(減速機)、日本精工(軸承)。

2. 感測器
人形機器人需整合多元的感測器模組,以感知外部環境並即時傳輸操作所需的關鍵數據。主要感測系統包括:照相機與視覺感測器,用以擷取機器人周遭影像與光學資訊;雷達與光達,提供立體空間資訊,強化機器人的深度感知能力;磁場感測器,用於偵測磁場變化,常應用於機器人手部等部位,用以判斷是否接觸物體或進行姿態修正;力與扭矩感測器,感測外力、壓力與機構受力狀態,為實現動作控制與安全防護的重要措施。
代表性業者包括:Teledyne Technologies(立體視覺感測器)、Keyence(機器人影像系統)、Robosense(光達)、Allegro Microsystems(磁性感測器)、柯力感測(力感測器)等。

3. 電池模組
目前人形機器人多採用圓柱型鋰離子電池組,安裝於軀幹內部。代表性案例包括:寧德時代,近期積極將電動車電池技術拓展至機器人領域;Samsung SDI,與現代汽車以及Kia汽車合作開發專用於機器人的高性能電池,目標為提高能量密度、輸出功率與使用時間。

4. 結構、配線、散熱系統
人形機器人由機械骨架、電力配線與散熱模組等結構所組成,以支持機器人長時間運行下之效能與可靠性。此領域涵蓋工程材料、連接技術與熱管理解決方案。代表性業者包括 Amphenol(先進連接器與電子模組)、Magna(汽車與機器人結構件)、TE Connectivity(配線與散熱解決方案)、旭升集團(精密鋁合金結構件)等。

5. 自動化解決方案
實現自動化解決方案,須具備感測器、馬達與控制模組的整合與組裝能力。此類技術多由大型企業主導,包括近年積極投入人形機器人技術的鴻海,以及 Honeywell、Rockwell Automation 與 Siemens 等國際大廠,皆長期深耕於工業自動化與智慧製造領域。

(三) 機器人整合(Integrators)
人形機器人整合為將前述各項軟硬體元件與模組化解決方案,整合為具備行動與認知能力的完整機器人系統。近年來,投入整機開發的業者日益增加,主要來自以下幾個產業領域:

1. 汽車產業
汽車產業在工程設計、機電整合與大規模製造方面,與人形機器人的系統架構高度重疊,同時也具備將機器人導入自有產線與物流場域的應用優勢。因此,已有多家車廠積極投入人形機器人開發。代表性企業包括:推出Optimus人形機器人的特斯拉;以及開發出Atlas人形機器人的Boston Dynamics (2020年被南韓現代汽車收購)等。

2. 消費性電子產業
消費性電子企業具備電子產品設計、嵌入式系統與大規模製造能力,同時人形機器人亦具備作為家用智慧設備產品之潛力,可協助企業拓展家庭與個人應用市場。代表性企業包括:推出CyberOne人形機器人的小米;以及與美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University)合作研發ARMOR人形機器人的Apple。

3. 電子商務與網路產業
此類企業在雲端運算、人工智慧與大型軟體平台開發方面具備深厚的經驗。若結合人形機器人技術,可應用於自有倉儲物流場域的自動化作業,亦可發展為整合語音、影像與內容服務的互動介面,進一步提升營運效率與品牌體驗。代表廠商包括:積極投入倉儲與物流機器人研發與部署的亞馬遜;以及投資人形機器人新創星動紀元的阿里巴巴等。

4. 傳統機器人製造商
此類企業長期深耕於工業機器人與協作型機器人(cobots)領域,有著成熟的感測控制、精密製造與系統整合技術,具備跨足人形機器人的潛力。代表性企業包括:全球工業自動化與機器人領導廠商 ABB;以及收購德國 KUKA 強化機器人技術布局的中國美的集團(Midea)等。

5. 其他
除了上述產業之外,亦有部分企業自創立以來即專注於人形機器人技術的研發,且主要應用於學術研究、教育推廣與簡易例行作業等特定情境。代表性企業包括:韓國科學技術院(KAIST)研究團隊創立的Rainbow Robotics,開發以研究為導向的人形機器人HUBO;以及優必選(UBTech),推出多款教育與展示型人形機器人,包括 Walker 系列產品。

 

三、人形機器人供應鏈區域分布觀察

根據「Humanoid 100:描繪人形機器人價值鏈」所列出的全球百家人形機器人供應鏈代表性企業,其中有35家來自於美國與加拿大,35家來自於中國與臺灣,18家來自於亞洲其他國家,其餘12家來自於歐洲與其他地區。其中:

(一)「腦部」(共22家)
以北美與歐洲企業主導(約59%),技術聚焦於晶片設計、生成式人工智慧模型(Generative AI)與模擬軟體等核心技術。

(二)「身體」(共64家)
集中於中國、臺灣、日本、韓國等亞洲國家(約55%)。

(三)「機器人整合」(共22家)
超過七成來自於亞洲(約77%),以汽車與消費性電子產業為主,顯示出亞洲在整機製造與系統整合方面具備優勢。

 

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