Sebastien Rousseau

人形機器人

人形機器人與功能型機器人:工廠現場講究形式服從功能

為什麼在工廠現場追求仿人的雙足機器,會與航太組裝的實際情況、觸覺順應性以及漸進式自動化的經濟帳正面衝突。

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2026年10月13日,在倫敦Convene 200 Aldersgate舉行的Economist Enterprise Physical AI and Robotics Summit上,製造業高階主管、航太工程師與機器人專家齊聚一堂,探討現代自動化的一個根本分歧:機器人應該模仿人的身體,還是機械形態應該嚴格服從工業物理定律?創投資金持續向承諾全面取代勞動力的雙足人形機器人投入數十億美元,而來自Airbus、Leonardo與學術研究界的第一線實務工作者,則提出了一次以實證為本的冷靜檢驗。


擬人化陷阱:質疑「物種主義」設計 #

在由《經濟學人》副執行總編輯Kenneth Cukier主持的上午座談《Two legs good? Putting the human in humanoid》(兩條腿就好嗎?把人放進人形機器人)中,討論立刻指向支撐當代人形機器人技術的工程假設。Cukier向普遍存在的人類中心主義教條提出挑戰,藉此激發討論:一台為鎖固翼樑、鋪設油壓管路或揀取倉庫周轉箱而設計的自主機器,為什麼要長得像人?

Cukier把「智慧需要雙足底盤與五指末端執行器」這個未經檢視的假設,稱為一種工程上的「物種主義」。在生物演化中,人的形態並不是為結構製造、高扭力鎖固或全天候連續作業而最佳化的。人的生理是一種演化上的折衷,在節省能量、在起伏地形上雙足行走、生育與使用工具之間求取平衡。把這些生物學上的折衷強加在結構鋼、諧波減速機與無刷馬達上,往往會降低工業效能。

在航太領域領導製造與自動化計畫的Sebastian Jonas,把討論拉回營運現實。Jonas承認,過去的工廠是依照兩條腿的人因工程建造的(門洞寬度、樓梯、工作台高度與手工工具工作站),但他主張,試圖把雙足人形機器人當成人力的直接替代品投入使用,從根本上誤判了現代製造的瓶頸。

現代組裝線的主要限制,並不是機器人走不過走道;而是剛性的機器人致動器缺乏處理非剛性材料、浮動公差與非結構化組裝作業所需的順應性、微觸覺感測與空間推理能力。

10%的紅利:為什麼漸進式自動化勝過100%無人化願景 #

台上航太領導者分享的一個核心洞見,是大眾認知與工廠實際自動化率之間的鮮明對比。在民用航空器組裝中,初期結構製造仍以人工為主,程度令人驚訝,自動化率只在25%左右徘徊。

這個低起點的原因在於物理,而不在於軟體:

非剛性材料的處理。 在汽車點銲中壓住一片沖壓鋼製車身板件很簡單,但操作柔性複合材料、碳纖維疊層與彈性體密封件需要持續的觸覺調整,剛性的多軸工業機器人若沒有價值數百萬英鎊、設計繁複的客製末端執行器,就無法做到。

線束配線與安裝。 不論在航太或汽車製造中,把線束穿過狹窄的機身隔框或車輛底盤,幾乎仍是100%由人工完成。纜線會不可預測地彎曲;連接器需要感官回饋才能插到定位;把線束卡進看不見的支架,需要視覺系統無法確認的觸覺確認。

公差累積與盲鎖固。 大型航空結構的跨度可達數十公尺。熱膨脹、治具磨耗與材料差異,意味著每架機體都會相差幾毫米。人工技師會憑本能補償公差累積:調整對位、把銷子敲進定位、改變鎖固角度。目前的自主系統在孔位偏差哪怕只有零點幾毫米時,就會發生扭力異常。

Sebastian Jonas強調,製造業高階主管必須經歷一次根本性的思維轉變。當工程團隊追求100%無人化時,資本支出與系統複雜度在超過80%之後會呈指數成長。最後15%到20%的人工作業會耗掉80%的工程預算,並造成90%的停線故障模式。

相反地,領先的製造商鎖定10%到15%的漸進式效率提升,取得了巨大的企業價值。透過部署負責重物搬運、重複鑽孔與密封膠塗布的任務專用協作機器人,同時讓熟練技工繼續負責複雜配線與檢驗,工廠在幾個月內就能達到兩位數的生產力提升,而不必等上幾十年,等待完全自主的通用人形機器人隊伍。

架構比較:人形機器人與功能型協作機器人 #

擬人化機器人與針對任務最佳化的功能型機器之間的爭論,最終歸結於機械架構、功率密度與故障模式。

設計面向 擬人化人形機器人(雙足) 功能型協作機器人(移動底座上的協作機器人) 固定龍門/多關節自動化單元
運動學架構 20到50個以上自由度;串聯運動鏈;雙足肢體 安裝在全向輪式AGV/AMR上的6至7自由度多關節機械手臂 4至6自由度直角座標龍門或高負載SCARA/六軸機械手臂
移動效率 隨時需要主動動態平衡;持續的基礎耗電量高 多輪底座被動穩定;靜止時耗能接近零 固定在地面或頂部軌道;移動耗能為零
負載自重比 差(通常60 kg至85 kg底盤負載5 kg至15 kg) 中到高(100 kg至150 kg底座負載10 kg至25 kg) 極高(剛性固定於基礎,負載50 kg至1,500 kg以上)
重複定位精度 不穩定(動態落腳條件下2 mm至10 mm) 高(次毫米級,藉由光學視覺里程計通常為0.03 mm至0.1 mm) 超高精度(機械重複定位精度0.01 mm至0.05 mm)
故障範圍與安全 失去平衡會導致災難性跌倒;在人機共用空間中有動態倒塌風險 重心低;安全等級監控停止(ISO 10218-1/2);故障時保持靜止 實體圍欄或光幕;危險範圍可預測且有界
購置與維護成本 150,000英鎊至350,000英鎊以上;諧波減速機與平衡致動器磨耗大 35,000英鎊至85,000英鎊;標準模組化伺服馬達與可更換電池組 50,000英鎊至200,000英鎊;強化軌道上平均故障間隔時間(MTBF)達10年
既有工廠改裝 在樓梯與窄走道場景中前景看好;與傳統治具的實際整合很差 需要斜坡或平整地面;容易與人工工作站並排整合 需要大規模產線結構改造與地面錨固

資料來源:綜合Economist Enterprise Physical AI and Robotics Summit座談內容與航空製造基準(倫敦Convene 200 Aldersgate,2026年10月13日)。

正如這張比較表所示,雙足移動的工程代價十分高昂。雙足人形機器人即使只是一動不動地站在組裝工作站前,也必須持續透過膝部與踝部致動器耗用電能來保持平衡。相較之下,輪式移動機械手臂會鎖住車輪煞車,只耗用微瓦級的待機功率,並把所有可用的電池能量用於執行實際工作的高扭力末端執行器。

對各產業的意義 #

功能型機器人與人形機器人實驗之間的營運平衡,在不同工業領域差異很大。

航太與國防 #

航空組裝是要求最嚴苛的實體製造環境。由於產量低(每月幾十架飛機,而不是每天幾千輛汽車),而且對結構缺陷零容忍,航太製造商無法攤提剛性的、單一用途的、價值數百萬英鎊的輸送線。

Airbus與Leonardo正專注於「類比彈性」機器人:安裝在自動導引平台上的模組化多關節機械手臂沿著機身段移動,透過真空或磁力夾具剛性鎖定在機體定位銷上,執行精密鑽孔、鑽錐孔與密封膠塗布。人工技師與這些設備並肩工作,負責線束安裝、油壓管路連接以及最終的結構品質簽核。通用雙足人形機器人仍局限於實驗室試驗,目前沒有任何關鍵生產環節的飛行硬體依賴它們。

汽車與電池製造 #

汽車車身廠已經藉由用於沖壓、點銲與噴漆的重型六軸工業機械手臂,達到90%到95%的自動化。剩下的人工領域是總裝(內裝、底盤與電子設備安裝)。

汽車原廠主要在產線旁的備料與零件排序中測試人形機器人:走到貨架走道、揀取塑膠周轉箱,再把它們放到移動台車上。然而內部基準顯示,自動倉儲系統(ASRS)搭配傳統滾筒輸送機,能以三分之一的營運成本達到五倍的產出量。產業近期的自動化投資主要流向用於車身底部螺栓鎖固、電池模組密封與擋風玻璃安裝的視覺導引智慧協作機器人。

分離式電子與家電組裝 #

在消費性電子與家電製造中,產品生命週期以月而不是以數十年計。深圳與東歐的工廠已經證明,配備標準化快換夾爪的可重組協作機器人工作站,能讓生產線在幾小時內完成換線。

售價低於200美元的開源機械手臂與以視覺為基礎的模仿學習(例如Hugging Face LeRobot)正在興起,讓中小型製造商取得過去需要客製工業自動化整合商才能實現的自動組裝能力。在這裡,實體形態嚴格由零件決定:玻璃顯示器用真空吸盤,電路板用氣動平行夾爪,變壓器鐵芯用磁力拾取器。

「類比彈性」概念:為過渡時代做工程設計 #

峰會上闡述的一個關鍵技術概念是「類比彈性」機器人。類比彈性理念並不假定工廠要嘛繼續完全依賴人工,要嘛立刻進行全面的機器人化重建,而是建立一個中間技術層。

在這個典範下,自主協作機器人被設計成適應既有的人用工具與治具:

  1. 不依賴工具的驅動:機器人不要求廠房裡每件工具都接上數位匯流排,而是透過人因工程轉接器,使用標準的氣動扭力扳手、鉚釘槍與膠槍。
  2. 視覺與觸覺副駕駛架構:機器視覺模型觀察熟練技工完成複雜作業(例如把油壓管穿過發動機吊架),記錄運動軌跡並推斷施加的力閾值。在之後的組裝中,由機器人承擔實體支撐與扭力施加,而人負責引導對位。
  3. 既有設施的感測器改裝:不是給機器人配備極強的機載運算能力來即時建立非結構化環境的地圖,而是在現有組裝治具上放置低成本的光學標記(AprilTags)與頂部安裝的超寬頻(UWB)追蹤信標。如此一來,不需要複雜的SLAM演算法,機器人就能取得毫米級精度的位置感知。

這種做法承認,現代製造基礎設施在工具、治具與認證文件上已投入數兆美元。要求把通過認證的治具換成適合人形機器人的環境的技術,會面對無法跨越的資本門檻;能夠直接卡進現有工具的技術,才會贏得商業競爭。

結論 #

Kenneth Cukier與Sebastian Jonas在Economist Enterprise Physical AI and Robotics Summit上的熱烈辯論,揭示了矽谷理想與產業現實之間那條關鍵的分界線。

人形機器人將繼續吸引大眾的想像、推高創投估值,並為多點接觸行走、全身軌跡最佳化與通用靈巧度提供出色的試驗平台。但在營業利益率、整體設備效率(OEE)與節拍時間決定企業存亡的工廠現場,物理與經濟定律依然說了算。

高效能製造的未來,不是一支手握扳手的雙腿機械仿人勞動力,而是一個由剛性龍門、高速移動機械手臂與彈性協作工具組成、經過智慧協調的生態系,其設計目的是減輕工人的身體負擔,同時放大人的靈巧度。形式必須服從功能。在爭奪工業營運優勢的競賽中,勝出的機器從來不是看起來最像人的那一台,而是能做到零缺陷、持續運轉並帶來可衡量投資報酬的那一台。


常見問題 #

為什麼在工廠裡,雙足人形機器人的效率不如輪式機器人? 雙足機器人需要持續的主動平衡控制,即使站著不動,踝、膝與髖部的伺服馬達也不停運轉。無人搬運車(AGV)與自主移動機器人(AMR)具有被動的機械穩定性。靜止時,輪式底座鎖住煞車,閒置耗電幾乎可以忽略,所有電池儲備都能用於機械手臂。此外,輪式底座能為高扭力鎖固與精密組裝提供更剛性、更穩定的平台。

目前航空組裝的自動化比例有多高? 航空器初期結構組裝目前只有大約25%達到自動化。其餘75%仍靠人工,原因在於複合材料與鈑金零件的柔性很高,狹窄機身空間內的盲鎖固十分複雜,而精細的線束配線需要即時的觸覺順應性與人的判斷。

為什麼在離散製造中,100%無人化被視為經濟上的謬誤? 在製造系統工程中,隨著一道製程接近100%自主,自動化的成本與技術複雜度會呈指數上升。把最初70%到80%重複、剛性的作業自動化在經濟上是可行的。但要把剩下20%柔性、不規則、需要處理例外狀況的作業自動化,需要不成比例的資本支出,還會造成容易頻繁停機的脆弱系統。透過人在迴路的協作追求10%到15%的漸進提升,投資報酬要高得多。

什麼是「類比彈性」機器人? 類比彈性機器人是混合式、自適應的機器人系統,被設計為傳統以人為中心的製造環境與未來自主工廠之間的介面。它們不要求重新設計整座機器人工廠,而是卡進既有的組裝治具、使用標準工業手工具,並與人工技師協作,分擔體力上的疲勞,同時仰賴人的監督完成複雜檢驗。

觸覺順應性如何限制目前的機器人組裝? 大多數工業機械手臂採用位置控制:以極高的剛性移動到精確的直角座標位置。但把螺栓鎖進螺紋孔或裝入纜線護套這類作業需要力的順應性,致動器要依接觸力略微退讓,才能避免牙紋錯位或零件損壞。儘管力/扭力感測器與順應式阻抗控制已有進步,它們仍明顯比人手的生物觸覺回饋更慢、更不可靠。


參考文獻 #

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Rousseau, Sebastien. "人形機器人與功能型機器人:工廠現場講究形式服從功能 — Sebastien Rousseau." sebastienrousseau.com. October 13, 2026. https://sebastienrousseau.com/zh-hant/2026-10-13-renxing-jiqiren-gongnengxing-gongchang-xianchang-tw/.

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