主動式行動輔具

主動式行動輔具因搭配馬達，本身在重量上相當大，若是不具有適當的意圖 操控系統，將會使得輔具本身存在危險性，因此主動式輔具上常會裝置力感應器 以便及時瞭解使用者意圖，在最短的時間內做出反應。

在2000年的時候，由MIT的Dubowsky等所提出的PAMM( Personal Aid for Mobility and Monitoring )系統[5]，設計成拐杖的樣式，稱為SmartCane，如圖1.4 所示，SmartCane利用了超音波感測器與CCD攝影機來進行避障控制與定位控 制，在操作上，運用了六軸力感測器來感測使用者對於SmartCane的操作意圖，

透過直流馬達來改善拐杖的操縱性及移動速度。PAMM 本身搭載一個可以連續 監控使用者生命訊號的感測器，且裝置了一台電腦，目的在儲存房間的地圖，如 樓梯與障礙物的位置，以及記錄使用者的概況，而PAMM本身的定位功能可以在 移動的過程中傳回使用者的位置，並將健康狀況傳給遠端的醫護監控人員。但 是，拐杖缺乏穩定度一直是其天生的缺點，容易讓使用者在崎嶇的路面上失去重 心而跌倒；為了解決這個問題，Dubowsky等在2006年以助行器為平台搭載 PAMM，完成了SmartWalker系統[6]，如圖1.5所示，SmartWalker大致上的功能皆 與SmartCane相仿，並提供更好的移動性與穩定性。

圖1.4 SmartCane[5]

圖1.5 SmartWalker[6]

在2003 年，卡內基美濃大學的 Morris 等提出的 XR4000 移動機器人平台[8]

中，如圖 1.6(a)所示，並設計了一種特別的手把，如圖 1.6(b)所示，其操作法有 點類似機車的油門，使用者可以透過XR4000 上的兩個手把來支撐，而兩手把上 有力感測器可用來啟動/停止機器人 XR4000 的移動。此系統有三種不同的控制 模式：(1) 被動模式：機器人在從出發地到目的地的預設軌跡是被忽略的，其移 動是靠使用者自行移動，而機器人此時的主要功能是避免與障礙物發生碰撞；(2) 主動模式：機器人會將使用者的移動軌跡與預設軌跡比較，當發現使用者有偏航 時，機器人將會變慢，直到使用者回歸到原來軌跡；和(3)強迫模式(Forced mode)：

機器人將完全按照預設路徑移動，使用者無法去控制機器人的移動。

在2005年時，由Haptica公司提出的主動式行動輔助機器人guido[9]，是一款 兩輪驅動兩個被動輪的居家看護機器人，如圖1.7所示，裝備雷射測距儀使其具 有避障、主動式導引、路徑規畫、環境地圖建置及定位等功能，同時擁有語音警 示的功能也是它的一項特點，未來該公司還會朝語音辨識的方面研究。它配備有 單軸力矩感測器，主要用來辨識使用者轉彎的指令，藉由這個感測器量到的數值 可以讓guido在地圖建置上的精確度提高。

圖1.7 guido的外觀架構[9]

在2007年時，日本東北大學的Kosuge等提出了主動式行動輔助機器人[10]，

此機器人是以力感應器偵測操控者所施予在輔助器上的力資訊，進一步控制伺服 馬達，這種控制稱為順應性控制，如圖1.8所示，它具有全向輪，驅動是由多組 直流馬達組成，並且有力/力矩的感應器測量使用者移動過程中施加輔助器上的 力/力矩，透過改變使用者施力的旋轉中心點的位置，來改善不同使用者操作的 特性，增加操作上的穩定性，同時具備雷射距儀測量環境的資訊來進行適當的避 障策略。

圖1.8 Kosuge教授提出之主動式行動輔具[10]

在2009年時，由德國的Dillmann等人提出的力感操控購物車InBOT[11]，如圖 1.9(a)所示，配備兩顆雷射測距儀處理避障及定位等問題，以及四顆主動全向輪 輔助購物車移動，其操控採用應變規式的力感應握把，來辨別使用者前進、停止、

靠牆、轉彎等意圖，如圖1.9(b)所示。此系統有兩種操作模式：(1)基本行為模式：

使用者不需控制購物車，購物車本身將提供避障及目標導引的功能，將使用者準 確又安全的帶領到目的地，和(2)進階行為模式：使用者藉由握把控制購物車移 動、轉彎、靠牆等動作，同時購物車將持續維持避障的能力，讓使用者得以避開 危險的環境。