智慧製造2019.05.21

穿上機器人,你也能秒變鋼鐵人!

飛飛

機器人 服務 創新

看機器人走跳開門搬東西很神奇,把自己變機器人更過癮。穿戴式裝置成為近年大熱門,尤其是像體能手錶、生理測量器材等,大幅改善醫療體驗、輔助健身訓練,確實讓消費大眾感受到科技帶來的生活品質提升。然而,不只是手錶智慧感測,穿戴式機器人正讓鋼鐵人走出電影、走進你我生活。

 

穿戴式機器人是能增進人類感官、超越體能極限、協助動作靈活性的其一人機一體協作式機器人

 

Powered exoskeleton 動力服

穿上後能透過感測人體生理及動作變化,實時提供必要輔助支撐力,例如:搬運、彎腰等,有效減輕人類生理肌肉、骨骼長期負重使用或短期重複姿勢的負擔。目前已應用於如醫療照護、重物搬運作業等領域。動力服還相當適合提供高風險作業環境,如礦場、重工廠區等,應用於工衛安全,實時遠端監控惡劣環境下的人體生理測值,並提供體能協助。過往動力服多半因其內感測、電子裝備等,導致本身重量也頗具份量感,近來則經研發後,越發輕巧。

 

Soft robots 軟性機器人

即是將機器人功能導入科技布類,以纖維外形發揮感測導向動作變化,可直接結合現有如棉等布料,塑造更貼近人體外形的機器人功能裝置。此類纖維機器人可提供太空作業所需,譬如此種布料可包裹於物體上,即能協助如搬運等設計功能;也將可應用於醫療,像適形支撐輔助等。或者,也有人將機器人特性導入橡膠等軟性材質,應用於自動化生產中,賦與機器人更具如人類皮膚的延展特性,不僅可適用於易碎材質產品自動化製造,也預見將來結合機器人功能於更廣泛的材料應用。

 

Robotic prostheses & orthosis 義肢與矯形器

過往如果四肢受到永久性損害時,容易被迫縮限生活範圍。如今,穿戴式機器人也廣泛應用於功能性義肢,創造出愈發能靈活使用精緻功能的義肢,甚至如動力服那樣賦與超越生理的體能極限。矯形器則是局部穿戴式機器人,藉由輔助施力、增加支撐而用於協助復健,像膝蓋、足部等。

 

遠端實時連動是 5G 通訊低延遲特性應用於穿戴式機器人的另一優勢。除了上述安全服之外,像是 Motion Capture 也很需要實時感測,可以應用於 VR 相關產業,更輕鬆創造深度沈浸感的娛樂效果;譬如客製化角色,直接顯影遊戲參與者於螢幕上,還能實時變化投影動作,由你來主演喜愛電影甚至改編劇情或結局也將不是問題。此外,醫療手術也已經受益於穿戴式裝置結合 VR 實時顯影,能在手術當下透過頭盔或護目式眼鏡實時 VR 顯影眼前開刀部位於大螢幕上,供整體團隊更清晰實況配合,也能將如病患當下生理監測值實時顯影於護目鏡透明板上,提供主刀者實時病患資訊,流暢開刀作業,朝無缝團隊合作邁進,既減低人工負擔,也可有效減少必要的開刀時間。

 

穿戴式機器人不僅能協助人體克服感官、體能限制,也保留如同我們隨心所欲感官接受資訊、實時動作互動於人際及週遭環境變化,相較於個體機器人,多了一份超人親身體驗,也多了一份自由自在完成不可能任務的快感。

延伸討論

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關於感測器的兩三事

飛飛
感測收集的資料囊括類比、數位兩種訊號輸出。一般自然界的連續波都屬於類比訊號,包括:風速、太陽幅射、光強度、聲波、電波等;由於數位時代電子儀錶的蓬勃發展,許多感測器均已能轉化類比訊號為數位訊號,方便數位資料處理。隨著科學研發成果進展愈發豐碩,人類對環境中的基本物質愈發瞭解,透過物理特性(如:聲波回傳測距、幅射能反應為熱感指標等)、化學變化(如:特殊物質遇特定氣體產生濃氣味或色變的氣體偵測等)等感測指標也已愈發多元又精密,還能以不同感測數據交叉比對,滿足高精準度要求的感測結果。
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感測器怎麼裝?

飛飛
時間不回頭,感測回報的數據也沒有重來的機會。精準度當然是毫無疑問的考量。然而,感測器的裝設還牽涉成本,這其中除了裝置的初始成本,還必須考量維護成本、耗能成本等。因此,感測器的裝設看似簡單概念,實行起來倒像是裝置藝術了。這話怎麼說呢?
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晶片所面對的 5G 物聯網新需求

飛飛
晶片的設計與製造,始終都是效能、耗能與體積三角點之間的完美平衡。過往,資料處理具備像是電腦、行動裝置等獨立專用裝置,無非強調運算速率提升、記憶體存取速度加快等規格優越性,如今資料處理體系走出專用裝置,結合種種用途各異的電子物件,還有供新型雲端體系所承載巨量資料流處理的共享伺服器新興市場,再加上迎接 5G 所帶來全新通訊技術與規格的通訊功能,晶片產品進入了另一階段的新技術考量及挑戰。