工研院AI系統 打造科技牧場

(台北內科週報第698期/2025年9月8日-2025年9月14日)

【產學政研連線】AI科技無所不在,工研院中分院黃新鉗執行長表示,許多行業都透過AI科技的協助,提升產業效率與產品良率,更能節省人力成本、有效節能減碳,成功助攻產業轉型升級。台灣在智慧電動化的機構設計、馬達、通訊模組及AI晶片演算法等領域,具備世界級競爭力。工研院瞄準國內中小型規模的酪農畜牧業者,攜手國內感測器、控制器、車體設計業者與系統整合商,共同開發自動化、平價與彈性客製化的模組設備,「如同農業版的特斯拉選配」,達到效益最佳化。

在智慧餵食部分,面對勞力短缺與超高齡趨勢,要兼顧農產品的品質與效率,勢必要導入AI科技與自動化技術,實現資源最優化與低碳目標。根據2022年資料,台灣共有562戶酪農,飼養乳牛總數約23.4萬頭,85%以上為小型牧場,整體從業人力僅約2,810人,每人每天要照顧25到45頭牛,加上超高齡社會與人力斷層,對智慧科技需求日益迫切。工研院比照家中毛小孩擁有的自動餵食機,與農業部畜產試驗所北區分所合作研發堪比「迴轉壽司車」的智慧乳牛餵飼車,可以自動推料、投餵、充電、通訊全都包!還可以AI科技感知場域環境,自主導航精準送餐,乳牛在定時少量進食下,不但提升3成泌乳量,碳排放量也減少5成,讓農牧業更智慧、飼育環境更友善!

▲工研院「雞舍管理巡檢機器人」如同禽類保姆,整合自動排程、視覺及導航模組,能即時掌握雞群狀態(照片係工業技術研究院提供)。

其次,精準飼料管理則是智慧養殖控管成本的另1項重點,甚至直接影響漁群健康,不精準的投餵不僅容易浪費,也會導致水質惡化,影響魚群成長甚至產生低溶氧死亡風險。工研院研發養殖漁「AI投餵系統」,透過水下振動及水面影像融合分析,判斷魚群攝食狀態,自動調整投餌量,避免過量餵食造成飼料剩餘。同步開發光學式「長效溶氧感測器」,可精準掌握水中溶氧變化,即時的線上水質監測,可在水質惡化的瞬間,讓漁民第1時間進行增氧搶救等動作,避免1次低氧危害事件導致漁貨大量損失風險。長效使用天數優於市售國外感測器5倍以上,更可結合投餵及水質AI監控系統,讓養殖管理更節能、更精準。

此外,台灣精緻農業往往都在溫室中栽種,需要耗費非常多人力與時間進行照顧,工研院研發空氣擾動授粉機器人,於農業部高雄區農業改良場進行場域合作驗證,結合影像辨識、導航與滑軌控制,運用邊緣運算技術可精準即時辨識需要授粉的農作物,讓農作物在最適當的時間點「瓜熟蒂落」,降低人力成本、提高效率。

在智慧巡檢部分,根據2023年統計資料,台灣有3000多間肉雞飼養場,集中在台中以南,而部分業者選擇飼養時間較長、飼養密度較低的平飼放養方式,以提升肉質。但現在需以人力巡檢方式,每頻繁進出溫雞舍,可能會帶入汙染源或打擾雞隻,「雞舍管理巡檢機器人」則整合自動排程、RGB-IR視覺與導航模組,搭配超遠端VR圖控模組,視覺辨識模組賦予機器人看見與偵測的能力,能即時掌握雞群狀態,有效降低人員頻繁進出雞舍所帶來的風險。而整體系統則如同禽類的保姆,每天可進行無死角巡檢,省時省力,更可跨縣市通訊調整路線,不在養雞場一樣可以掌握!現階段雞舍管理巡檢機器人,正在農業部畜產試驗所進行場域驗證,未來將陸續拓展至各民間場域實際應用。

▲工研院空氣擾動授粉機器人結合影像辨識、導航及滑軌控制,可精準即時讓農作物授粉(照片係工業技術研究院提供)。

至於減碳節能部分,傳統乳牛場清潔糞便主要利用人工或自動刮糞機、水柱沖洗,台灣雖已有牧場導入自動清糞設備,但進口系統價格高昂、維修不易,且需配合設備改良畜舍,增加落地應用困難度,也常因清洗後地面濕滑,易讓乳牛打滑受傷。工研院攜手國內廠商及農業部畜產試驗所北區分所,開發符合在地需求、成本又較國外商品低近5成的推糞機器人,結合電動化、智能協作及精準管理,無須改建牛舍、也不用複雜維護,還搭載智慧導航、自主避障、自動卸汙與充電等功能,即使在狹小通道、濕滑地面與牛群環伺下,依然能完成任務,成為不怕累、不怕苦的最佳牧場鏟屎官。

最後,專為台灣小農打造的「蔬菜管理除草機器人」,可依作物需求更換不同的功能模組,以AI技術提雜草與作物的辨識準確率,像糾察隊一樣辨識雜草、並準確除草,打造利於作物長環境,提升產量與品質。未來,還將建立台灣雜草特化資料庫,嘉惠更多農民。工研院與農業部水產試驗所合作開發「養殖池排汙專家系統」,收集底泥沉積、溶氧、pH值(氫離子濃度指數)等參數,即時監測水質與自動啟動清汙,縮短傳統人力曬池與清池時間,更可提升產能。


台達吸睛 秀虛擬機台開發平台

(台北內科週報第644期/2024年8月19日-2024年8月25日)

【ESG促進平台】製造業面臨全球供應鏈重組、碳有價趨勢,及能源與人力成本攀升等挑戰,加上AI應用蓬勃發展,此時正是工廠升級綠色智能製造的關鍵時刻,台達機電事業群劉佳容總經理表示,台達積累多年工控應用現場經驗,淬鍊整合多種行業智能解決方案,更積極以AI強化數據分析,實現產線虛實整合,協助尖端精密製程邁向數位與綠色轉型。另方面,台達也致力提供各式低碳智造產品方案,在2023年出貨的變頻器已累計協助客戶節省約16.76億度電,使用階段避免排放630萬公噸二氧化碳。

台達更於8月21日宣佈,以「解密低碳智造、實踐永續未來」為主題,參加「2024台北國際自動化工業大展」,並結合AI運算強化數據分析,推出新一代綠色智能工廠解決方案。

這次,台達展出的虛擬機台開發平台DIATwin,係融合AI運算與數位虛擬技術,藉由精準快速的模擬,可縮短設備開發時間約20%,針對行業應用,智能倉儲物流解決方案結合3D機器視覺與無線充電系統,提高無人搬運設備效率,再導入台達倉儲管理系統,可優化人力配置,節省倉儲物流成本約達30%,此外,全新裸晶高速取放解決方案,亦可幫助提升半導體產品良率約達20%;台達也串聯高效智能工控產品導入廠辦的能耗管理,協助製造業數位轉型,實現低碳智造!

▲台達以AI強化綠色智能工廠虛實整合應用;圖係台達郭珊珊品牌長(右)與機電事業群巫泉興副總經理於「2024台北國際自動化工業大展」台達展區合影(照片係台達電子公司提供)。

另方面,台達虛擬機台開發平台DIATwin透過軟體建構虛擬設備,測試機構設計與製程規畫,以AI輔助產生最佳化參數,節省自動化設備開發時間約20%,並支援全產品設備生命週期,協助降低成本及加速產品上市。台達也展示與全球AI大廠NVIDIA合作、應用Omniverse所開發的創新數位孿生平台。台達數位孿生平台可虛擬連接特定生產線,並從各式不同設備和系統收集、整合並生成合成數據,以快速訓練電腦模型並實現90%的準確度。展會期間台達特別邀請NVIDIA專家至展位現場,分享Omniverse平台如何實現DIATwin的虛實整合應用開發。

至於台達裸晶高速取放解決方案全新應用,則整合台達線性馬達、光學式線性編碼器,及搭載力量感測器的微型線馬致動器LPL系列,達到裸晶(未經封裝晶片)的高速、高精度取放操作,結合1對多低壓驅動器,實現晶片輕巧取放與龍門同動功能,確保高速線性運動的準確性和穩定性,對比傳統螺桿與氣壓缸機構設計,生產週期縮短約15%,產品良率可提升約20%。