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  • 日本國際機器人展上的模擬機器人,漂亮還是驚悚?

    日本國際機器人展上的模擬機器人,漂亮還是驚悚?

    日本國際機器人展上的模擬機器人,漂亮還是驚悚?

    2015-12-15 楊志芳 36氪

    在人形機器人上,日本人的科技腦洞還是挺大的。

     

    編者按:本文作者J.T. Quigley對他在參加 IREX 展會時所看到的機器人進行了詳細介紹。

    日本國際機器人展(IREX)每兩年在東京舉辦一次,本次展覽帶來了大量的工業機器人和大量所謂的 “服務類” 機器人。“服務類” 機器人包括協助人類的機器人(腿部和背部附件非常有力,可以説明人們提起重物)和主要用於交流的機器人,如 SoftBank 的 Pepper 和夏普的 Robohon。

    除了高度自動化的胳膊和閃爍的 LED 眼睛,還有很多吸引人的地方。根據你對未來機器人發展的認識以及她們的身體美學,對此你可能會感到非常興奮,或者感到非常嚇人。以下是在展覽會上進行面對面交流的 3 個機器人。

    Junko Chihira

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    在展覽大廳入口處簇擁著很多人,我排了好長的隊才見到 Junko Chihira(東芝推出的模擬版美女機器人)。她身高 165cm,26 歲,雙子座。

    10月份,Junko 在一家購物中心亮相,她可以使用日語、英語和漢語和顧客打招呼。她同時也是日本首相安倍晉三今年五月份提出的 “機器人革命” 的典型代表。“機器人革命” 五年計劃有 200 家公司和大學支持,力爭將機器人運用到製造、建築、醫療保健、醫院等領域。

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    Junko 是該浪潮的友好形象代表。其最終目的是在 2020年 東京奧運會之前實現機器人收入 2.4 萬億日元(約 197 億美元),Junko 將在東京奧運會時為外國訪客提供幫助。她是消費電子巨頭東芝與東京都廳和三菱的產權管理部門合作的產物。

     

    現在 Junko 沒法行走,但是可以使用胳膊做手勢。現在她也沒法交流,預計 2017年 更新其語言識別功能。在 “機器人革命” 中,Junko 已不僅僅是一個移動的人體模型了。

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    Actroid-DER2

     

    Actroid-DER2 非常逼真,但還是沒能騙得了我。我在拍照時,日本的很多上班族對她的評價一般是 “可愛”。這恰恰是她的設計公司 Kokoro 想得到的評價。

     

    Kokoro 的網站將 Actroid-DER2 描述為 “比她的大姐姐還可愛”(Actroid-DER2 的原型 Actroid-DER)。該公司稱 “她最吸引人的特點是她的大長腿。令人驚訝的是,她的小臉有豐富的表情。她少女般可愛的手勢也很優美。”

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    設計 Actroid-DER2 的目的是讓她成為商店和重大事件的迎賓人員。Kokoro 認為她也可以當 “促銷員”——在科技展、遊戲展和汽車展上的女性模特。

     

    和 Junko 一樣,Actroid-DER2 的功能現在很有限,只能向人問好,做基本的面部表情和手勢。

     

    Telenoid

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    OMG,這就是 Telenoid,你可能看過它的介紹,這是我第一次在 IREX 上見到它。當你看到它動的時候,可能更害怕,當你聽到這個奇怪的像小嬰兒的機器人週期性地從嘴裡發出聲音和笑聲時,可能更恐怖。

     

    Telenoid 一點都不可愛,過往的行人大多認為它 “很嚇人” 或者 “很奇怪”。有一個小女孩自願去接觸 Telenoid。Telenoid 的設計目的是讓使用者接觸,尤其是獨自生活的老人,讓他們感受到與人體相似的接觸。它還可以連接到電腦上,作為一種溝通設備,如 Skype,但是說的話是從 Telenoid 嘴裡說出來的,而不是電腦的揚聲器。

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    Telenoid 不僅會說話,它還裝有陣列感測器,可以模仿說話人的面部表情,以及點頭或搖頭。它的設計語言很怪異,但是它比另外兩款機器人的功能更多。

     

    Telenoid 是大阪大學研究人性機器人的教授 Hiroshi Ishiguro 的作品,這位元教授曾按照自己的形象創造了一個機器人。

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  • Oculus Rift硬體需求高 先鎖定高階電腦族群

    Oculus Rift硬體需求高 先鎖定高階電腦族群

    Oculus Rift公布PC硬體需求,可望掀起PC圖形顯示單元升級潮。法新社

    頭戴式裝置的選擇愈來愈多,三星電子(Samsung Electronics)和Google個別推出Gear VR和Cardboard,Oculus VR亦將於2016年推出Oculus Rift,其PC版本硬體需求高,可望帶動一小波升級潮,其中又以NVIDIA贏面最大。

    據The Motley Fool報導,Oculus Rift預計於2016年第1季上市,功能比以往的頭戴式裝置更強大,但是對PC的硬體要求也更高,相當約要價1,000美元之PC裝置。

    Oculus VR所建議的電腦配備,至少要有NVIDIA GTX 970或AMD 290顯示卡,兩者零售價分別為250和300美元,所以Oculus Rift正式開賣後,想嘗鮮的PC遊戲玩家可能被迫更新顯示卡,進一步帶動NVIDIA和AMD的銷售量。

    Oculus Rift會有雙重顯示器,雙眼各一,解析度2160×1200,畫面更新率90Hz,Oculus Rift所連接的電腦必須每秒處理2.33億像素左右,將近是一般電腦遊戲系統要求的2倍。

    Oculus Rift還要求電腦的畫面更新率在90Hz以上,若硬體配備未達這個標準,恐會發生定格的現象,這對於一般電腦螢幕無傷大雅,但對於頭戴式裝置的使用者來說,定格就會破壞身歷其境的效果,甚至導致不適或動暈症狀。

    Oculus VR創辦人Palmer Luckey不諱言表示,Oculus Rift定價350美元以上,再搭配高階PC裝置,對消費者不啻為沉重的負擔,因此預估早期採用者會是早就擁有高階電腦的族群。換言之,顯示卡銷售量並不會因為Oculus Rift突然暴增,而要取決於Oculus Rift後續的銷售成績。

    NVIDIA和AMD的高階顯示卡皆可滿足Oculus Rift的硬體需求,但兩者最大的差別在於軟體。2015年NVIDIA特別針對遊戲開發商,推出GameWorks、程式碼庫和應用程式介面(API),之後還持續增添新功能。GameWorks更讓遊戲開發者不用從無到有建立新系統,就可以執行複雜的特徵,舉凡陰影和頭髮。

    Oculus Rift可望刺激高階圖形處理單元(GPU)的銷售量,NVIDIA和AMD都會因此受惠,但NVIDIA似乎贏面較大,NVIDIA本來就有市佔率優勢,再加上其軟體為遊戲開發商大開方便之門,將會在這場頭戴式裝置升級潮中搶得先機。

  • 由星際大戰系列電影帶來的機器人動力啟示

    由星際大戰系列電影帶來的機器人動力啟示

    2015/12/07-陳彥志

    自1977年以來,影迷口耳相傳的好萊塢經典科幻大片《星際大戰七部曲:原力覺醒》(Star Wars: The Force Awakens)即將於年底上映。這次影片將會推出現新的機器人角色「BB-8」,令人訝異的是它不但沒有腳,連一個輪子都沒有,只剩下圓滾滾的身體與半球狀頭部形成一個8字形的極簡設計,這也是BB-8命名的由來。

    值得注意的是,BB-8可不是由電腦特效合成而來,而是一個活生生的機器人,比起的前輩們C-3PO、R2-D2,吸睛指數不遑多讓。在機器人的科技發展中,移動能力幾乎是各大研究機構評比科技實力的重點項目,而C-3PO、R2-D2、BB-8便各自代表了不同的移動類型。

    當中C-3PO與人類的外觀極度相近,簡直是人類的翻版,有頭、臉、一雙手、兩隻腳,可以完成複雜的動作。R2-D2則是類似猩猩,有兩隻手臂抵在地面,外加R2-D2身體底部的軸心,總共就有三個支點,在行進過程中很容易維持平衡。

    圖表格式

    相較之下球狀的BB-8,顯得格外的不同。第一,BB-8只跟地面有一個接點,所有的前進跟轉彎完全來自於球體本身。第二,常見的機器人都利用固定關節來旋轉。

    但在BB-8的頭跟身體之間顯然不能這麼做。因為它的前進與轉彎完全利用身體往360度各種方向的滾動來達成。這麼有意思的設計,值得花時間好好瞧瞧。

    BB-8獨特的8字形結構解密

    BB-8完全仰賴身體的滾動來前進,製片商迪士尼球有一篇關於球體移動專利US8269447解釋了這項技術。在提出的專利內容當中,球體必須有一個驅動裝置,用來同時控制球體平衡與球體的平面移動。

    其中驅動球體的裝置位於球體上方,並且必須跟球體隨時保持接觸,不可以掉落。我們可以用馬戲團的特技演員作為例子。特技演員在一顆大球上,小心翼翼地走著,而腳底下的大球也就跟著滾動。

    當特技演員朝右踏出一步後在新的接觸點(Fw),隨後將重心逐漸挪到前腳的同時,也將帶動大球逆時針滾動(Rs),大球也因此向左平移(Ms)。特技演員將後腳往前收,重新挺直腰桿回到平衡,也就走到了新的頂點位置,完成了這個令全場驚嘆的平衡表演。

    看完了特技演員的示範之後,可以發現要能實現這個想法,先決條件是頂部的驅動裝置不能太輕,一來無法有效帶動球體旋轉,二來平衡也會有難度。

    三個全向輪組驅動球體旋轉

    在專利提到的其中一個設計案例中,利用了三個全向輪組當作球體旋轉的驅動裝置。然而驅動裝置放在球體頂部,既要能很快讓球體加速移動,躲避砲火攻擊,要又有足夠的重量讓裝置可以清楚偵測平衡位置。

    在高速移動下,驅動裝置難免會控制不住(特技演員走太快,從大球上摔下來)而掉到地上。驅動裝置的零組件可能經過這麼一摔,就發生故障或者移位了。既然驅動裝置放在球頂容易損壞,何不換個作法?

    一個在頂部高速旋轉的驅動輪組,對比一個在內部高速旋轉的驅動輪組,雖然同樣都可以提供球體前進的動力,但後者顯然較為聰明,任憑內部的驅動輪組怎麼加速,再也離不開球體(如巨型球籠內的摩托車特技表演)。

    這也是迷你版BB-8動力的設計,改良為球狀身體內部的輪組來驅動,而不完全是專利內容所提到的作法了。從專利的概念到實際產品,顯然有大幅的變化。

    因此,我們最終看到的機器人趨動裝置版本,是在內部加速的輪組裝置來帶動BB-8的移動,從外觀上就像是一顆球體自發性的滾動。至於維持機器人平衡的機制,就採用不倒翁的設計,把BB-8的重心置於球狀身體的底部,於是BB-8在移動過程中不會翻覆。

    那麼滾動過程中,BB-8要怎麼將半球狀的頭部維持在上半身?原來BB-8的頭底與內部驅動裝置的中央軸上各有一組強力磁鐵,在滾動的時候,磁力可以隨時吸住頭部。

    為了降低頭部旋轉時的摩擦力,開發人員巧妙在脖子的接點處,加上一對小輪組,讓BB-8的頭部變得更加靈活。這樣一來,兼顧外觀、高速移動以及平衡感的機器人基本上有了最基本的雛型。

    操控性來自於內部兩組馬達

    BB-8的移動有賴於內部的輪組轉動,而馬達是帶動輪組旋轉的動力來源。BB-8選用的是兩顆無刷直流(BLDC)馬達,並透過脈波寬度調變(PWM)來控制轉速。無刷直流馬達需要透過驅動電路,將直流電轉換為三相電流,與一般直流馬達相比,沒有電刷磨損的問題,又不會產生噪音。

    兩個馬達分別控制左側與右側的輪子。這樣的設計,讓BB-8的移動記能夠任意變速、又能夠做到即時的轉彎,控制性變得相當豐富。

    舉例來說,當兩組輪子分別以順時針與逆時針方向旋轉時,BB-8就可以前進(或者從另一個方向看就是後退);而兩組輪子同時順時針旋轉(或同時逆時針方向)時,將帶動BB-8的半球狀頭部,這時就可以會發現這時候機器人就會在原地搖頭張望,像是隨時在注意有沒有敵人來襲。

    行進過程中,BB-8又是如何知道自己的平衡狀態呢?答案是板卡上的陀螺儀推進系統(Gyroscopic Propulsion)。

    兩個內部齒輪為機器人提供動力,通過對身體底部的重心來調整動態平衡,並利用陀螺儀來判斷目前的狀態,究竟是正在前進中或者過度前傾,因此BB-8的半球狀頭部始終可以自動調整而不會掉下來。不過BB-8沒有配備障礙辨識技術,在高速衝刺的情況下撞到牆壁,頭可是會被撞飛到不見的。

    由於科技的進步,讓各種電機零件得以整合在同一張板卡上,因此也讓晶片多了程式設計的可能性。BB-8就內建了多種模式可以供選擇,除了手機觸控之外還能夠以聲音來控制,讓主人可以透過手機麥克風下達命令,讓BB-8按照指示完成動作。甚至可以選擇巡航模式,這樣BB-8就會開始自己去探索這個世界。

    採用多項技術來豐富生命力

    BB-8要如何辨識主人呢?BB-8的板卡上有建立藍牙模組,可以透過藍牙配對來跟個人的手機作連結。而BB-8採用的通訊介面為Bluetooth Smart,屬於低功耗的技術BLE(Bluetooth Low Energy),可以讓無線通訊模組耗電量降低。光是一顆鈕扣大小的電池,就能維持通訊設備運作將近一年以上,可以說非常的省電。

    BB-8的電力供給方式也很值得一提。BB-8有兩個版本,第一個版本Hasbro以四顆AA電池提供電力,另一個版本Sphero,則用了無線充電技術。透過球體底部設計的接收線圈,以及外部的充電基座,利用無線感應技術將電力傳進BB-8的充電電池。在電力快消耗殆盡時,身體會開始閃爍紅色警戒燈號,提醒該準備讓它回家睡覺了。

    BB-8還有一個重要功能,把重要軍情用影像呈現,讓戰友一目了然。但BB-8內部是完全密封的,也沒有配備任何投影裝置,究竟該如何實現?開發人員想了一個絕妙的點子:運用擴增實境(Augment Reality)技術。

    首先用個人的手機鏡頭錄製影像,上傳影像之後,就可以透過BB-8的擴增實境投影在行動裝置上,若隱若現的水藍色畫面顯得相當有科幻感。跟盟友之間秘密訊息,就可以用這種方式傳遞,也讓這位星際大戰的新角色跟人類的互動變得更加密切。

    BB-8在電影檔期外的商機

    看完介紹是不是也對BB-8開始產生興趣?迷你版的BB-8身高僅11.4公分,總重量也不過200克,可以在掌中盡情地把玩。不過,精心設計過的BB-8身價可不便宜,一隻要價150美元。

    BB-8製造商Sphero公司,除了配合星際大戰推出了這個作品之外,還有其他的產品系列。比如該公司SPRK計畫(School, Parents, Robots, Kids),就刻意將BB-8的身體設計為透明的外觀,在小朋友把玩的同時,還可以直接觀察裏頭的零件是怎麼運作的,吸引他們對電子與機械設計的興趣。

    Sphero還特別為SPRK打造了一個程式語言編輯器的App,讓小朋友們可以動動手,自己為玩具創造各種多媒體聲效果,將迴圈、判斷式、這些基本的編寫程式的觀念,輕鬆的在腦海裡建立起來。

  • 一張紙得永生!Epson 再生紙機器,把廢紙吃進去,吐出白紙來

    一張紙得永生!Epson 再生紙機器,把廢紙吃進去,吐出白紙來

    總是煩惱辦公室廢紙一堆很浪費嗎?Epson 發明的這台 PaperLab 將來可望能將此煩惱迎刃而解,讓一張紙獲得永生!

    PaperLab 是一台能夠將使用過的廢紙,再製成白紙的大型裝置,直立高度約 2.6 公尺,使用者可以自行選擇再製後紙張的大小、厚度、甚至還能選擇紙張的顏色還有香味。PaperLab 每分鐘可以再製 14 張 A4 大小的紙張,換算成一天 8 小時的工作量,大約是每天 6720 張,並預計在 2016 年開賣。

    Paperlab 首先會將廢紙輾碎成纖維,在這個過程中任何機密文件都能被完全銷毀。接著機器會在纖維中加入不同的溶劑,以便紙張結合。就是在這個過程中,使用者可以挑選紙張的硬度、顏色、香味和其他特質。

    Paperlab 除了方便之外,它對於環境也相當友善,因為比起傳統公司必須派專車將廢紙運送到回收場,Paperlab 可以省去運送過程,減少汽車的碳排放量。且以往在處理機密文件時,公司還要花錢聘請承包商銷毀文件,要不然就要自行人工銷毀,耗費的時間往往難以估計。現在有了 Paperlab,機密文件不但可以徹底的銷毀,還能夠重新再製成新的紙張,根本一舉兩得。

    在 Epson 發的新聞稿中並沒有提及售價,不過對於有興趣的買家而言, Paperlab 勢必將成為一筆可觀的投資。

    ( 資料來源 : Epson;圖片來源 : Epson )