2015 年 12 月出版
科儀新知 第 205 期
智慧機器人專題
智慧型機器人簡介 [ 下載 PDF ]
黃漢邦, 康志豪
智慧型機器人可感知周遭環境，規劃軌跡和行為，並與環境的人事物互動，順應環境。二十一世紀後半期，智慧型機器人將如同今天的筆記型電腦一樣普遍，幾乎每人擁有一機。人與機器人之間的關係，需有一全新的規範。
工業 4.0 中的智慧機器人 [ 下載 PDF ]
林顯易, 謝名豐
工業 4.0 是目前世界上自動化製造產業的下一步革新。就全球的製造產業來說，除了面臨勞動人力不足與惡劣作業環境等問題，還需因應週期短、量少、多樣性的產品，造成目前生產製造方式無法滿足需求。然而在工業 4.0 智慧製造中，智慧機器人的使用，扮演居中關鍵角色，因為智慧機器人將可取代部份人力生產方式，以解決了勞動力不足的問題。與目前多數工業機器人僅用在簡單生產工作使用相較，工業 4.0 智慧機器人需有更多的感測與決策能力，來解決較複雜與精密的生產工作，甚至透過人類協同來進行彈性生產。因此，在本文中將提到工業機器人未來具有思考、學習、判斷等能力外，如何與工業 4.0 技術核心如物聯網、雲端、大數據、人機協同整合，以改善與最佳化自動化製造流程，達到提升產品產能、品質、降低不良率等目標。本文將簡介工業 4.0 智慧機器人需具備的能力，並將分別針對物聯網、大數據、人機協同與智慧機器人的整合進行概述。
軟性壓電式觸覺感測器應用於機器人捉取控制 [ 下載 PDF ]
莊承鑫, 穆建良, 陳嘉文
本研究所提出軟性壓電式觸覺感測器，可辨認滑動與檢測動態側向力量之功能。為了防止機器手臂於抓取過程中發生掉落的情況，其機器人檢測未知重量的物體時的初始滑動訊號則為最重要的事情。此感測器利用軟性電路板 (FPC) 製作出兩個結構化電極夾著壓電薄膜 (PVDF)，利用內部凹凸結構彎曲作用，以感測器所產生的靜摩擦力現象使壓電薄膜 (PVDF) 輸出電壓值進行滑動檢測，因此兩個相反的電壓可判斷動態側向力與初始滑動。當感測器的產生壓縮應力時，其電壓發生將是正電位 (V1)；另一方面，相反的壓縮應力則是呈現負電位 (V3)，壓縮應力的滑移信號皆與物體重量息息相關。本研究檢測初始滑動以三種加速度分別為 (5、10、15 mm/s2)，根據實驗結果顯示，感測器的對於滑動訊號的靈敏度會因為不同的加速度與物體重量變化成正比，實驗結果為在 200 克重下加速度為 15 mm/s2 電壓輸出 0.08 V 時為初始滑動判斷時之最佳靈敏度，故經由感測器辨認物體的初始滑動訊號，達到即時機器人手掌之監控功能。
手勢操作六軸機械手臂即時運動系統 [ 下載 PDF ]
林其禹, 張書菡, 梁中彝
本文透過 Kinect 擷取手套特徵物件的 3D 位移資訊，以及使用 LPMS-B 六軸加速度感測器即時感測手腕當前三軸角度姿態，整合成終端效果器六軸資訊，對機器手臂執行遠端操作。其中手套的設計結合 Arduino 的開關控制，遠端控制機器手臂終端效果器上裝設的機器夾爪開闔 (抓取或放置物件)，發展出一套不必事先教導，可供人類藉著移動自己的手掌來直接指揮六軸機器手臂執行六軸同動運動，完成對隨意物件所需的操作。此技術適合應用在隨機使用機械手臂執行物件操作的場合，以直覺手勢直接引導的操作方式，免除示教過程，創造時間節約、使用效率和競爭力，提高智慧自動化水平。相同技術也可用在創造難以教導或需長時間才能完成的機器手臂困難運動軌跡，再重複實施在機器手臂後續的物件操作上。這對需要複雜軌跡才能完成的物件組裝而言具高度應用價值。
智慧型被動式行動輔助機器人 [ 下載 PDF ]
柯春旭, 楊谷洋, 謝一弘
隨著高齡化社會的來臨，由於行動輔助機器人能提供老年人日常生活之安全行走輔助，已然成為重要的研究主題，為了增加實用性，它需要能即時偵測使用者行走狀態與意圖，以利於提供適時的行動輔助。雖然目前已有不少的導引方面的機制提出，但在操控上的研究相對較少，因此本文提出以使用者意圖為依歸之被動式行動輔助機器人操控系統，經由偵測使用者施力與身體髖部角度，識別使用者行動意圖，然後運用被動控制方法來產生適當的剎車扭力，以實現機器人之行動輔助，最後，我們應用所開發之行動輔助機器人進行實驗，以驗證所提系統的實用性。
機器人容器內取料技術介紹 [ 下載 PDF ]
張彥中, 林欣儀
製造業、金屬加工業、食品業產線上有不少上下料工作目前仍然仰賴人工進行，然而隨著缺工情況日益嚴重，機器人進行自動化上下料需求逐漸浮現。但是不少難以自動化進行上下料的情況是工件散亂堆放於容器內，如零組件、金屬粗胚、食品包裝等，這類上下料情況若要以機器人進行取料需要機器人具備智慧視覺判斷容器內工件姿態，再進行夾取取料，這稱之為”隨機容器內取物 (Random Bin Picking, RBP)”。本文將說明容器內取料技術發展的產業需求與介紹應用市場，再介紹國際上較具代表性的容器內取料技術與應用，最後指出目前觀察到的技術發展方向。
探索恐龍化石的顯微世界 [ 下載 PDF ]
江正誠, 黃佩瑜, 陳慶曰, 李耀昌
臺灣古生物研究團隊利用臺灣光源同步輻射紅外光譜顯微術及薄如蟬翼的化石試片製作技術透視侏儸紀祿豐龍的胚胎化石內部的成分及陸地上生物鏈頂端的肉食恐龍如霸王龍及鯊齒龍如牛排刀的尖鋸齒結構發展。依據二維紅外光譜影像及次其微米結構的結果，除了推翻化石內不可能保存有機物殘留物的推論之外，而且還提出肉食恐龍尖鋸齒結構形成的新概念。此研究獲得國際古生物界的重視，也將臺灣的古生物研究推向國際舞台。
以 IEEE 11073 概廓設計與開發之 Continua 心血管運動系統 [ 下載 PDF ]
李元發
隨著國人健康意識的提高，個人化運動健身管理的趨勢，運動器材具有通訊功能已經成為重要的趨勢。舊有的運動健身器材，並未採用標準的通訊傳輸協定，屬於私有的系統設計。該運動健身器材僅能與可搭配之閘道器及後端伺服系統介接。Continua 採用 ISO/IEEE 11073 做為個人化醫療器材通訊標準；其中，運動健身器材的標準概廓也被囊括其中。使得醫療／運動健身器材在應用層具有互通性之標準。再者，藍芽協會制定了 Health Device Profi le 用以作為醫療器材在傳輸層的標準通訊協定。藍芽 Health Device Profi le標準能夠完全無縫的與 ISO/IEEE 11073 醫療／運動健身器材通訊協定標準介接，以達成設備之間的互通性與資訊之分享性。本研究所提之 Continua Cardiovascular Fitness 系統是基於藍芽 Health Device Profile 所設計，並且符合 Continua Design Guidelines V4.0 及 ISO/IEEE 11073 醫療器材標準規範。Continua Cardiovascular Fitness 感測使用者之運動生理量測資訊，並且將此些資訊轉換成符合 IEEE 11073 為主之資訊格式。透過 Continua Cardiovascular Fitness 之藍芽無線傳輸介面，將此些標準化之運動生理資訊傳送到服務閘道器及後端伺服系統。實驗結果顯示，使用者能成功地透過 Bluetooth 介面，傳送運動量測值到任何 Continua 認證之應用伺服主機。
