在全世界的生物中,科技讓人類與衆不同,而機器人技術,更是影響人類未來的重大科技變革之一。人類對這項科技充滿想象,也讓它成為電影、小說和電玩熱愛的題材。本期就帶大家一探機器人科技以及當前主要六大機器人類型。
電影與現實不知道大家有沒有看過"機械公敵"這部電影,電影描述的世界是西元2035年,智慧型人形機器人已經被人類廣泛使用,它們沒有所謂的感情和思想,單純被設計出來從事各種工作,但偏偏有一個機器人出現了人類的思考能力和情感,結果發生一連串離奇的事件。在多數娛樂作品中談到的機器人大多會牽涉到人工智能和類人情緒的問題,但這跟當前主流的機器人技術不太一樣。
按照學界普遍定義來說,機器人是一種内涵運算機制的機械,能夠自動執行一系列複雜的動作。當前大多數機器人不是人形,而是依照各任務的需求設計出最符合功能性的外形。例如頂尖的醫療用機器人達文西手術系統,就是一個模仿人類手腕關節設計的手術器械。
機器人時代
換句話說,我們早已活在機器人的時代,隻不過他們大多長得不像人,而且隐身在工廠,醫院與實驗室之中。根據國際機器人聯合會2021年提出的統計資料,從2012年到2018年,全球工業機器人的裝置年年成長,而2020年的裝置量約有377000台,其中多是機械手臂類型。至于都用在哪裡,占比最高的是電機電子工業領域,其次是汽車業,第三是機械金屬工業。
不過,這類機器人雖然技術層次高,但訴求其實很簡單,就是精準、穩定。而那些真正受到關注的機器人則屬于AI領域,例如挑戰心理咨詢工作的聊天機器人Woebot,就是将AI技術結合認知行為療法。
結果試驗證明,還真的能夠減輕憂郁症與焦慮症的症狀。簡單來說,目前人類在機器人領域發展比較成熟的是工業機器人,至于智能機器人則比較像是一個當紅的研究方向。接下來我們參考英特爾的資料,來跟大家介紹六種常見的機器人類型。
自主移動機器人這種機器人通常是移動平台,透過攝影機和感測器,能夠在移動的時候避免撞到障礙物。像是假如前方出現障礙,自主移動機器人會減速之後重新規劃四周路徑,然後繼續工作。通常自主移動機器人會出現在倉儲區域,可以節省人力,不需要靠人去操作搬運機具.另外也會用在醫療場域,寫作、交付藥物與醫療用品,也能幫忙進行消毒工作,讓員工可以把更多的時間用在患者身上。
根據市調公司推算,2019年自主移動機器人的市場規模是3.04億美元,但到了2025年将會翻倍成長到7.36億美元。 主要用于物流和倉儲,預估将占相關工作的4成需求。
自動導引車
自動導引車是一種輪式移動機器人,這種機器人曆史非常悠久,早在1954年,美國就有公司發明世界上第一款自動導引車,當時的技術是讓自動導引車沿着地上的線纜運行,跟自主移動機器人一樣用于倉儲搬運。現在的科技進步許多,會用電磁或鐳射等方式在地面或牆面安裝感應器,用來引導自動導引車的移動方向。
從以上介紹可以看出,自動導引車跟自主移動機器人有點類似,但其實兩者還是有所區别。以自主移動機器人來說,雖然他沒有受到軌道限制,對環境的适應性更強,但相對來說它也比較昂貴。而且自主移動機器人常用的光學雷達是用鐳射作為光源,假如遇到會穿透的玻璃或是會吸收的布料,有可能會讓機器出現迷航狀況。至于自主導引車的缺點則是需要事先架構軌道和信号點,事後要調整相對不易。不過對于每一批次産量巨大而且産線不太需要更動的大型公司來說,自動導引車還是蠻好用的機器,因此半導體廠或面闆廠就常配裝自動導引車。
鉸接式機器人
鉸接式機器人就是俗稱的機械手臂,是工業場所中最常見的機器人類型。機械手臂的設計目的在于模仿人類手臂的動作,會配備有兩個到十個以上的旋轉關節,越多關節他的活動靈活度越大.是電弧焊接、材料處理、機器維護和包裝的理想選擇。機械手臂的曆史也很悠久,早在1969年一位叫做舒曼的斯丹佛大學教授便發明了一架六軸機械手臂。不過早期機械手臂的作用比較少,隻能從一個精準的位置用特定方向挑選單一類型的物體,而且不能調整抓取角度。
現在的機械手臂有配備相機甚至人工智慧技術,可以偵測并識别周遭物體。以剛才提過的達文西機器人手術系統來說,就是由三度空間影像光源、攝影系統以及操控座構成,醫生能夠透過超高解釋度的鏡頭進行更加精準的微創手術方式,光是看它可以剝葡萄皮就知道能做出多精密的動作。不過像達文西這種超高科技的機械手臂造價也相當驚人,一台要價四千萬人民币以上。
人形機器人
這類機器人就如它的名稱,是一種外形跟人體相似的機器人,不過不一定會複制出整個人體,而是因應它的功能,做出類似人類身體的某一個部分。看到下圖的人形機器人,不知道大家會不會有種在看科幻片的感覺。
相比于剛才介紹的機械手臂或移動機器人,一個像人的機器人似乎才能滿足我們對未來的想象。那麼當前人形機器人發展到什麼地步呢?假如以科幻片那種有思考能力,動作靈活的機器人當成标準,那距離目标還很遙遠,我們先來看看專精于人形機器人的波士頓動力公司,他們去年是出一段影片,片中的機器人在各種障礙中玩跑酷,靈活程度讓全球驚豔。但即便是這種等級的公司也強調這些追趕跑跳的機器人不是常态,而是透過精心控制與大量調整才能達成。
另外來看看英國engineering arts的作品,這個機器人叫做Ameca,他的表情栩栩如生,淡灰色的臉孔讓人覺得有點可怕。之所以能造出這種機器人,背後團隊應用各種技術,包括用幾十台測量攝影裝置拍攝真人,之後再用3D建模,并且由強大的軟體替機器人添加運動序列。
那強大的Ameca有什麼功能呢?很可惜,還不是電影機械公敵的等級,它是娛樂用機器人能夠跟人類進行逼真的互動,但距離真正的人工智能還有很大的一段距離。總體來說,目前科技已經能做出很像人的機器人,但他們的智慧程度還不足,無法在真實世界裡處理各種事情。
協助機器人剛才跟大家介紹過的機械手臂,通常工作環境附近不會有其他人類,原因在于安全考量。而協作式機器人則是設計成可以跟人類共同工作的功能。因此這類機器人必須要有幾種特點,例如他要能與電腦高度連接,随時能夠調整工作流程,另外它有内建視覺和影像處理功能,對物體有高識别能力,最重要的是裝配安全感應器,以避免碰到人類。目前協作式機器人正在逐漸普及的階段,通常用來執行危險或繁重的工作。
混合式機器人
最後要介紹的機器人其實就是因應不同的功能,把不同類型機器人組合起來的産品。例如,假設你是倉儲業者,你希望機器人幫你在倉儲搬貨,還希望他們能夠處理包裹,那解決方式就是把自主移動功能跟機械手臂組合起來,既能移動又能執行精密動作。此外,不少機器人也會合并運算能力或是機器學習能力,都是取決于工作環境的需求.
總結
看完以上介紹的六大類型機器人,我們可以知道,當前機器人技術的發展還是跟市場導向有關。工業或科研環境對機器人的需求最大,能夠拿出的資金也最多,因此多數機器人都是工作取向。至于科幻作品中與人類一起生活的機器人,目前還有許多困難有待解決。
最後跟大家分享一個跟機器人有關的知名理論,叫做恐怖谷理論,他說的是一個類似人類的東西,假如他不夠拟人,我們會覺得他有點像人,進而感到親切,但如果他足夠拟人,我們反而會注意到它不像人的部分,進而覺得詭異。不知道大家看到人形機器人時有沒有類似的感受?
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!