当科幻故事梦想成真 机器人就在我身边

2009-09-02 10:16
数码世界 2009年2期
关键词:马达宠物机器人

绝非空想!机器人全面报到

全年无休,二十四小时待命的好伙伴

别人的变形金刚都只是玩具,只有我的会自己变形!只要一开机,通过设定,机器人马上从人型变身成车子,跌倒了自己站起来,一切动作由我决定!

相信你对电影《机械公敌》(1,Robot)中所描绘的机器人世界还记忆犹新,影片中的机器人主要是用来照顾未来世界的人类,取代传统的佣人以及劳工。现实世界中,机器人技术才刚开始起步,只能称得上还在襁褓中的婴儿产业。

机器人产业在全球发展的进度上,可以分为三大块:美国以国防和太空机器人方面最为重视,而日本则是注重居家、娱乐,教育方面;欧洲,则在研发医用机器人最有成就。

以美国来说,美国军方赞助了许多机器人工业的发展。Youtube上广为流传的一个“四足机器人”的短片为例,内容是只有四只脚的一个机器,在山地或是冰面上不断地跳动前进,然后就算有人从旁用力踹下去,机器人依然会重新站立起来然后持续前进。

这个机器人的计划就是由美国军方委托给Boston Dvnamics这间公司所研发的,而主要的负责人,也是目前在机器人动态平衡领域的专家,这个四足的机器脚被称为“BigDog”,本身有一百四十公斤重,可以载重一百五十公斤,通过不断跳跃的方式来保持平衡。而这个项目的研发目的,就是希望未来在战场上,重物的携带甚至是伤兵的抢救都可以由机器人来完成,让血肉之躯可以免除更多的危险威胁。

反观日本,则与美国的情况恰好相反。日本由于宪法规定不得发展军事武器,便以家庭需求为主要的发展点,像是医用机器人、居家保安、教育娱乐便成为机器人发展的重点。像是以前小泉首相出国,就经常带ASlMO出国,在演讲前就先让它跳一段舞蹈,一方面为日本的机器人产业宣传,也等于展现国力。

而为了让机器人产业能及早普及,日本积极开发中、小学机器人教育,许多厂商都推出寓教于乐的组装型机器人,可以培养像是机械构造、基本物理概念。

刚弹VS瓦力

从拼装中学习逻辑智慧

目前教育机器人有双足与滚轮两大类型,就如同“刚弹”与“瓦力”的差别。

双足类型主要考验学生对机电、平衡方面的能力,而轮式则学习侦测感应障碍。

教育机器人的活动是以伺服马达来控制手脚的关节,活动性越大就称为自由度越大,KHR-1活动具有有17个自由度,通过控制器RCB-1来控制身上的十七个伺服马达,并且可以与PC联机,执行重复的动作或是自主动作的功能。他内建有许多预先已经设定好的动作,包含像是步行,翻跟斗、上楼梯、后退等人类的常见动作,连上电脑之后,就可以管理以及设定机器人的动作程序,控制进行一连串流畅的动作组合。

伺服马达决定灵活度

机器人的伺服马达数量越多,表示关节数量越多。不过伺服马达依照关节部位以及目的的不同,也须采用不同的旋转动作角度,扭力也不同。举例来说,像两足式机器人由于脚部要承受较大的压力,所以所选用伺服马达的扭力如果使用大一点,行走起来可以比较流畅。至于旋转动作角度则是决定活动范围的大小,像是手部转动的范围,脚部可以抬多高……等等。

保持行走平衡的关键

对于两足式机器人来说,动作的平衡需要更多的考虑,不然如果进行比较复杂的动作,一旦跌倒就有可能爬不起来。陀螺仪主要的功用就是用来侦测平衡,如果侦测出倾斜时可以实时修正机器人的角度或是步行速度,调整伺服马达以取得机器人的平衡。除了陀螺仪这个主要的关键组件外,另外像是机器人脚部所使用的材质,也会因为所行走路面的材质不同,而需加以考虑。

足式其实不仅仅只有两足的形式,不过市面上主流的教育机器人是如左图KOND0这款机器人一样,购买了整组套件回来后,将零件一一组装起来,最后拼成一款标准样式的机器人。虽然使用者依照自己的兴趣,可以另行购买好一点的伺服马达或是其它配件来改装性能,不过成品的样貌基本上都是相同的。

这一类型的机器人,内建有事先编好的动作来支配机器人的运动,并有光线感应器可以探测障碍物。使用者可以透过撰写程序传送到机器人的处理器内,让机器人在基本功能之外有附加的功能。有些也可以透过遥控器来控制,或是手动教导机器人动作,让机器人将整组动作记录学习起来。足式机器人功用主要以模仿人类动作为主,这种类型的机器人适用于国、高中生的学童,可以教导他们了解机电以及程序逻辑方面的知识。

乐高智能积木是通过中央的N×T主机,搭配隐含在积木中的四种感应器,以及三组伺服马达为主要的架构,再搭配程序来控制。所有的零件包括感应组件、伺服马达其实都是做在积木里面,不会有电线外露的问题,也不需机电知识。而由于积木的可塑性高,所以使用者可以各凭巧思制作出各种天马行空的机器人组合,不像两足式机器人就只有一种样貌,也是一个优点。

原本的NXT搭配原厂软件使用起来功能有限,但在2006年微软推出了针对机器人程序撰写的Microsoft Robotics DeveIoperStudio(MSRDS)后,由于也支持用蓝牙来上传程控乐高的NXT主机,乐高智能积木就不再仅限于学童的教育功用了,像是学界或是业界人士开始透过它快速建构模拟的环境,透过积木的高度可塑性建立实验的模型机种,而可以将重点放在程序的撰写以及创意上,使得这不再是机电玩家的专利,而可以整合不同领域的专长人才组成团队,在机器人领域上发表创意。

变形金刚拼智慧又见正义柯博文

博派还是狂派?你自己决定

别人的变形金刚都只是玩具,只有我的会自己变形!只要一开机,通过设定,机器人马上从人型变身成车子,跌倒了自己站起来,一切动作由我决定!

打从电影“变形金刚”上映以来,许多朋友因此对机器人怀抱着浓厚兴趣,想设计一个属于自己的“柯博文”,然而玩具店里全部都是模型玩具,无法自动变形,也毫无新意,其实现在坊间许多业者推出一些套件,只要买回家就能亲手DlY创造出独一无二的变形金刚。

初次接触一定不知怎么样着手设计呢?电容,电阻和Basic语言,这些过去设计机器人可以说是必备的基本知识,但现在则不需要这么麻烦。利基应用科技总经理鲍惟圣表示,我们应该培养更丰富的想象空间,以及灵敏的观察感来赋予机器人生命力,而BASlCCommander系统平台可透过最简单的指令和步骤,帮助玩家将创意移植到机器人身上。比如说设定走路,不需要坐在椅子上想破头如何去设计,而是站起来身体力行模拟一下,右脚先抬起来,位于臀部的服务器应该往前几度,此时膝盖的服务器要朝后移动才能维持平衡,有了基本概念之后,即可拓展出更复杂的动作。

不过,老是单纯关节移动,真的会玩腻。进阶玩家的需求则不只这些,像是要考虑:我

的机器人能有知觉吗?可以和我互动吗?电影世界里的酷炫机器人,能否存在现实世界里?于是各式各样的功能模块便孕育而生。而且互相搭配还可以产生新花样,考验着玩家的思考逻辑。例如如果挡在它前面,会问你lD密码决定是否攻击、加声音接收器听到音乐,下一步开启跳舞模式、看到苹果,液晶屏幕会显示红色字样。

电子宠物爱不释手

让它陪伴你的生活

想象一下,下班回家后,开启电源,立刻跟你撒娇、捡球,有时再来一段搞笑跳舞,却不会在客厅地板上撒尿闹脾气,这就是电子宠物的好处。

所有电子宠物都有一个共同特点就是“互动”,但要如何达到和真实动物一样的真实性呢?设计者需要模拟当人接触某些动物时会产生何种动作,举最简单的例子,通常看到猫、狗,第一个直觉是摸它们的下巴、脊椎、颈部和头顶,表现出友好行为,所以这些电子宠物也在同个地方安装感应器,再侦测抚摸的次数和频率来衡量程度与使用者之间的关系。

互动、学习让电子宠物乐趣多

越高档的电子宠物,机体本身会放置更多感应器,从使用者身上体验更多参数,了解当下情况,同时也拥有情绪模式,互动高兴时摇尾巴,生气的话,马上大叫让你吃不消。

陪你一起长大的朋友

接下来熟悉到一定程度,电子宠物开始会“学习”你一些行为,培养出感情,比方记住你的声音或外表,甚至搭载精细人工智能芯片的电子宠物出厂默认值为“0”岁,你必须花心思教导,让它慢慢成长。

不光单纯互动而已,许多电子宠物的头部建置视讯镜头,可把影像回传到电脑上,或者拍照储存于机器里的记忆卡内。值得一提的是,日本Sony为了不让有心人士把爱宝狗拿来当成偷拍工具,所以头部仰角范围从早先的45度限制成20度。声控装置只要对着它叫名字或拍手,就自动到你面前,更进阶的玩法是从随附软件里编写程序,就算不和它们游戏,也可设计可爱的动作。

最后提醒各位家长一点,现在许多电子宠物特别强调“真实性”,身体外壳改用绒毛,但某些绒毛材质不佳,很容易变成过敏原,在此建议如果家里呼吸道不好的小朋友,还是改选择符合安全标章的塑料制品。

我家也有小黄金

建议售价:2,300元

养狗可说是十年大计,不仅担心它生病又要花时间带出去散步,干脆买这只亲亲黄金猎犬好了,无论毛色抚摸触感几乎非常真实,而且不用教它,只要讲“Give me a paw”就会举手“Sit”立刻乖乖坐下。

永远长不大的小鸡

建议售价:199元

不走进近看,绝对没人怀疑它们是一群“电子鸡”,而且触感非常逼真,摸摸头,还会拍拍翅膀,吱吱叫几声告诉你说很舒服喔!重点是不必再花饲料钱,以及带出去上厕所。

听你诉说心事

建议售价:260元

找不到人听你讲心事吗?抱着Furby对它说好了,别以为发神经,它其实会随着你语气的起承转和情绪一起开心难过重点是它听到的秘密保证不会说出去

请记得帮我梳毛

建议售价:420元

这只喵咪最喜欢人家搔痒了,只要拿起梳子轻刷身体,就会伸懒腰,表现出很享受的动作万一伺候不得体,惹火它,马上耍脾气给你看喔!而且还会像真猫一样不定期“掉毛”。

抚慰病人寂寞之心

建议售价:420,000日币

千万不要以为Paro只是一只可爱的机器海豹它其实还具备许多医疗级功能例如在腋下附近内建温度传感器,老人家或小朋友抱起来马上就可以知道是否发烧了。

机器人的明日之星抢先看

2008年TIROS国际机器人展是我国内首次以机器人为主题的大型活动。

在会场内,我们看到许多业者展示“教育机器人”,所谓的教育机器人,简单来说,你可以把它想成电子、电机系的教育工具,藉由组装机器人架构、设计机器人动作来学习很枯煤的汇编语言。

由于“高龄少子化”现象,越来越多电子宠物和伴侣机器人陆续问世满足寂寞空虚的心灵,陪小朋友做作课,更进阶的机种则变成医/看护工具,例如感测老人家体温变化、透过远程监控从镜头中得知保姆是否专心照顾幼童等。

另外大型导览机器人似乎是兵家必争之地,为了与观众有良好的互动,内建碰触式液晶屏幕,可显示丰富的图文信息供游客参考,再输入图资,会帮你指引正确方向,行进间通过超音波系统,会侦测前方是否有物体,并自主性移开。

也有业者主推保全机器人,和导览机器人最大的差异点是特别加强夜视功能,即使走到全黑环境,仍然能清楚辨识物品,利用无线传输,坐在控制中心就能观看影像。

导览服务全年无休

微星研发机器人的精神足以举起大拇指夸赞一番!SPC-101C在日本已经开出亮眼成绩单,这次展出的服务性机器人TGR—W1,也即将在下半年与大家见面。

话说TGR—W1,除了这么酷炫的装扮,微星可以为不同业者量身打造不同外观,手臂活动自由度很广将来在展览馆、机场或百货公司遇到它时,触碰屏幕可寻问相关信息,不然也会帮忙带路也行,但无法陪你爬楼梯。

有表情,会说话的导览机器人

去博物馆或美术馆看每一件作品,如果不熟悉作者或时代背景,通过附近解说牌几行文字的阐述,实在很难了解个中涵义,最好的方法就是跟着导览人员走,但想参加这些活动大部分都得事先预约,所以推出影音互动导览机器人UDitor,诉求点是随时随地都能拥有非常专业的导览服务。

胸前建置触碰式显示器,想知道什么信息,只需轻按图示即可,想提问题吗?它会从你的对话中取得关键词,再回来数据库比对是否有符合需求的答案,万一找不到,主机会马上联络相关部门,交由工作人员解说。

别看体型那么大,两轮移动可非常灵活,内建红外线与超音波侦测系统,遇到人脚,花瓶等障碍物会自动躲开,同时还结果定位系统,把图资输入后,也能帮助参观民众导航改天住饭店,或许是由它帮你引导到房间喔!

MSN沟通机器人表达七情六欲

用MsN沟通除了文字之外,你还在透过图示表达情绪吗?那太单调落伍!工研院机械所研发的lMBot,它嘴巴里的LED灯、水汪汪大眼和两个像羽毛的耳朵可以将MSN、Skype和Yahoo实时通里内箜表情符号更真实地秀出来,增加聊天乐趣。放在屏幕旁边,可爱又饶富色彩的模样,看了也开心。另外还具备声控功能,嘴巴附近内建一组麦克风,先在软件设定好,只要讲“Word”,电脑立刻开启Office Word软件,不然插入SD存储卡或者经由3.5mm端子连接其它MP3播放机,也马上摇身变

机器人也能在水中游泳!

乍看之下外型有点像海底臃肿的虹鱼,但由此可知它的功能绝对跟水脱离不了关系。

整个机壳为防水结构流线身型利于在水面下灵活游移,前面那颗斗大的黑色装置是内藏摄像镜头具备强大的监视系统,360度转向没有死角,可将水里面拍下来的静态图文件或影像,通过尾巴无线天线微星和日本Speecys合作开发的机器人“SPC-101C”,由于体型轻巧可爱,搬上桌面立刻成为现在观众瞩目焦点操作方式需要你脑筋急转弯,在软件内设计所有动作,尤其要注意左右脚平衡,否则很容易跌倒。外壳为塑料碳纤维,最值得介绍的地方在背塑,插入USB接口的WiFi模块,就能远程遥控。你可以在公司控制它要朝那个方向走,检查门窗有没有锁紧,以及当成老人幼童看护,再利用头上的视讯镜头,回传影像。有情况时也可以透过麦克风讲话,与小时候到游乐园,一定都会拉着爸妈拿着一块钱投入机器熊猫里,坐在背上骑五分钟,现在还有一种更好玩的是这个“娱乐型律动马”。

它同样能前进、后退,马脚不着地只单纯踏步,全靠轮胎移动,左右转也没问题。但新奇的地方在坐垫圭,竟然结合扭扭椅,希望可以营造一种快马奔驰的感觉,还能控制椅垫摇速,但真正的马应该没那么规矩吧,至于可否达到另一个“瘦腰”境界,还是努力做仰卧起坐吧。

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