智慧製造2019.05.23

Robot 與 自駕車 的距離

飛飛

物聯網 機器人 創新

 

無論是 Smart FactorySmart City,亦或是自駕車直到最吸睛的 Robot,物聯網應用始終圍繞三大要角:感測器、物件、通訊。在此之中, Robot 與 自駕車 兩者都以擬人化為核心概念,也都具可移動的特性,使其挑戰更大於固定場域的物聯系統,那麼 Robot 與 自駕車 的物聯系統考量及運作,是否意味著大為相同?還是有所不同呢?

 

首要考量便是移動物件最需克服的環境感測與變化認知。自駕車方面,Robot Car 更預設於多半行駛在現今已既有的規劃道路上,表示其移動場域內由固定物件所構築的場景具可高度預測性質;以動態相關演算來說,則其與外在環境相關聯的動作也只限於方向盤的方向轉變、輪胎的前行與後移,故其移動空間相關因素更著重於行駛道路這個 2 維平面上的物件變化,包括:可能闖入的移動物件、週遭車輛變化、新搭建的施工圍籬等。即使如此,目前因應  Connected Car 時代來臨,以新規則構建一套新的道路交通新體系也將遂漸成形,可預見車聯網的環境場域將透過 V2X 的物件相互溝通,更具安全保障;譬如:規劃中的即時地圖導航更新機制,便可透過 5G 低延遲的特性,由首輛車行經過時感測到新道路障礙(如:倒樹、深度積水等)之際,經 V2V 車際或 V2I 車子與智慧路燈之間的通訊,實時更新相關地圖路況及導航路線,有助提升後行車輛的資訊有效性,繼而改善交通順暢與安全行駛,彌補現今人為發現後通知廣播電台,再透過無線廣播不停人為重複播報路況的無奈時間落差,還不需手動搜尋新路線。

 

Robot 的場域環境顯然相對複雜許多。Robot 要能等同我們人類自由移動,其考量就必須直接投射 3 度空間於演算法之內。Robot 的移動不僅大異於車輛行駛於道路的限定平面上,而必須實時感測相等我們人類活動的立體不受限空間,同時其對週遭環境及障礙物的實時認知,亦處於尚難以可全都配備具相互通訊機制的物聯體系;再者,相較交通規則體系有其可依循之處,Robot 活動場域內的障礙物移動行徑及變化更難以預測。此外,除了移動,Robot 與環境關聯的互動還包括所被賦與的功能性,像是:搬運、開門、挑鍊等,因此 Robot 與場域內所在位置各有不同、亦隨時可能變動的物件之間,彼此互動的機會是自駕車物聯系統內只須兼顧轉向及輪胎前行後移所幾乎毋須考量的因素。另一角度來看,Robot 在移動速度上是遠低於自駕車,因此速度方面的安全考量顯得較不令我們人類感受緊繃壓迫感。

 

感測器、物件、通訊三大要素構築的物聯網體系,是將物聯應用於我們生活各領域的相同主軸,然而實務的體系運作建構與智慧核心運算所在將因應環境、功能及人類活動等各有所本。以最前線的現場感測器裝設而言,數量、安裝位置、功能互補等都將直接涉及成本、效能、耗能等種種層面的考量,因此想要以最低數量裝置,涵蓋最廣域感測範圍,擷取最廣泛環境數據,耗用最低能源的感測器部署原則,勢必倚賴高度智慧所在的演算能力,才易於達成用最低限度資源的資料蒐集,經物理法則演算出最高度精準預測的環境實境、變化及與之互動;而在這點上兩者是相同的。但是,如果我們考量 Robot 與 自駕車 的場域及其與環境互動,可知基於不同空間維度為出發點的內在演算,再加上大為不同的外在活動功能,驅使兩者目前走向完全迥異的發展。

 

話雖如此,人體可入座操控的變形金剛已經問世,至少在機械原理上已證明其可行性。是故,Robot 與 自駕車 兩者內在演算融合運用於變形金剛 ,自也是值得期待。

 

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。