智慧機器人 水平面上學步
編譯張其賢╱特譯
整個場景有如史蒂芬史匹柏的電影:在記者和攝影機的圍伺下,一個十三歲的男孩好奇地伸出手,對一具機器人的雙腿試探地推了一下,令人屏息的事發生了。機器人輕柔地晃動了一陣,然後站穩,接著抬起腳,步伐穩健地走過一張用磚頭架起的水平桌面。這具機器人已經完成一項創舉。
本月十七日在「美國尖端科學學會」年會上亮相的這具名為「學步者」的機器人,是麻省理工學院研發出的產品。和它一同亮相的還有美國康乃爾大學和荷蘭台夫特科技大學研發出的機器人。這三具機器人最大的特色,是首度應用被動力學原理在水平平面上完成步行動作。它們的問世,不僅代表節能機器人的設計向前邁進一步,對於智慧型義肢的研究方向也極具重要性。
被動力學機器人的原型,是能在斜坡上自動行走的步行玩具,但它的最大問題,是無法在水平平面上行走。
「學步者」等三具機器人以小型馬達和簡單的感應器解決了這個問題。康乃爾大學的機器人以小馬達收放彈簧的方式讓機器人抬腳放下,馬達以每步一開一關的指令加以驅動,簡單的感應器在前腳觸地時將訊號回傳,微電腦晶片便下令後腳抬起。任教於康大的瑞拿教授指出,被動力學機器人的多數動作是靠力學原理,不像他種機器人那樣仰賴馬達在準確時點控制所有的關節。
目前最先進的機器人是本田公司研發出的機器人Asimo。這種機器人以電腦進行即時運算的方式調控複雜的可控制關節,使機器人準確做出各種動作。它必須不斷感應到關節的角度,並對大量的反饋訊號進行複雜的即時運算,因此需要高效率的運算能力,且頗為耗電。
相對於此,被動力學機器人不需複雜的電子運算,其步行原理也只需簡單的控制即可,並將制動與準確度的需求降到最低。為了顯示步行不要花腦筋,康乃爾機器人的頭是一隻橘色的塑膠鳥,台夫特機器人的頭是一只藍色的籃子。
被動力學機器人的步行動作極為自然,這使研發者意識到人類的步行動作可能原理相近,而啟發了科學家研發智慧型義肢。不過被動力學機器人目前只能前進,爬樓梯時則需要許多額外電力。瑞拿的學生柯林斯指出,如果被動力學原理可以被整合到Asimo式機器人的設計中,將可降低步行耗能並有助於節約成本。(取材自紐約時報)