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导入AI解决方案 打造可感知环境并穿越的多地形上轮脚複合机器

科技部第二季AI投资潜力奖第二名 清大AI中心林沛群教授团队

大自然的丰富与神奇,造就生物演化出多样姿态,而近来兴起的仿生科技,也开发出各式仿生机器人,像台大机械工程学系教授林沛群研究团队,便导入如同生物演化之后,能够判别地形环境差异做出适当反应的人工智能,让机器人具备在多地形上的移动能力,未来可望在多领域落地应用。

林沛群教授研究团队

将喜好转化成专业 深耕机器人领域

走进林沛群教授的办公室,成排堆叠的遥控车模型引人注目,「我从小就喜欢会动的机器,这样的喜好一直延续至今。」留学美国密西根大学攻读博士的林沛群教授,研究领域为仿生机器人,主要探索运动生成和控制系统,对于一般人好奇何谓仿生机器人?他表示一般认知下,是模拟自然生物构造中的关键特质,再透过整合机械、机电、程式、生物、材料等多领域知识,让机器人拥有如生物系统般的特定功能或机制。

林沛群教授团队也跟其他教授合作「机器人写书法计画」,希望在文化保存上尽分心力

轮足複合机器人已从2.0版本进化到2.5版本

接着,林沛群教授谈起「机器人是从厂房内工业自动化应用开始的」,50多年前机器手臂出现时,是为了取代工厂里部分高风险且低技术的人力工作,像是喷漆、焊接等。不过相对于机器手臂发展甚早,仿生机器人到了近年才有进一步的发展,他认为「因为户外环境变异度大,技术困难度还是很高」,不过随着电脑运算科技进步以及相关零组件逐步发展成熟,挑战複杂环境的机器人不再是遥不可及的事,学业界均投入大量资源的自动车驾驶系统,就是现阶段全世界聚焦且期待突破的领域,能够进入各场域的服务型机器人,或是本计画所研发在各种地形上可移动的机器人(基础载台)也在发展中,相信经过一段时间验证,有机会走进户外与家用领域。

机器人有了AI系统,可依据所处环境自主决定要用轮或脚来穿越前进

轮足複合搭载AI 仿生机器人再升级

生物在户外崎岖环境中,能够表现敏捷运动能力,促使林沛群教授2000年在美国念书时,即开始投入仿生机器人研究,当时学校团队以在自然界存活了上亿年的蟑螂作为发想灵感,研发出「六足机器人」,也发展出许多步态。2007年回台湾任教之后,他除了继续研发六足机器人,也同步打造仿生物步态和人造发明轮设计的轮足複合机器人,「轮足複合设计,使机器人同时具备在平地上平稳、快速、省能的脚力,以及在崎岖地形上的穿越能力。」

「为了让机器像生物一样具备智能,各种工程技术的整合相当重要。」从事仿生机器人领域十余年的林沛群教授,总在思考下一步要做什幺,刚好科技部推动AI创新研究计画,让他觉得仿生机器人在机械和机电领域之外,应努力拓展机器人脑部的研究,因此带领团队执行「以AI探索複杂系统的动态运动生成与控制机制」计画,不过他表示「AI对我们来说是一种新的运算工具,是系统中的一个环节,我们并没有把AI当成核心技术在发展,主要想了解机器人内建了这项工具之后,性能是否会变得更好。」

轮足複合设计同时具备在平地与崎岖地形的穿越能力

如今,轮足複合机器人已从2.0版本进化到2.5版本,箇中差异就是搭载了AI技术,「2.0版本是用人来判定机器人该用轮足何种步态来前进,有了AI技术的2.5版本,机器人则能认识所处的环境(如柏油地、石子地、草地、单阶、楼梯等),并自主决定採用轮或是脚的某一特定步态来穿越」,林沛群教授强调团队研究的核心,放在AI导入机器人运动控制的通用解决方案,至于解决方案需要哪些功能,会依据实际应用端来做研发与扩增,就像团队也跨领域跟其他教授合作「机器人写书法计画」,只要能让生硬冰冷的机器人协助人类完成各种任务,无论是工业生产、灾害探勘或文化保存,都具有研究价值并愿意贡献所学。

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