家用機器人之構造與運動平台

家用機器人運動平台的設計上可關連到自走式機器人(Mobile robots)的研究 發展上，因為兩者所強調的都是如何讓機器人在環境中安全的移動。自走機器人 的發展歷史上已具有相當多的研究成果，並結合各種不同的感測器，以使機器人 能在環境中安全的移動。在移動平台的技術發展方面，早期技術是利用地標 [87](Land mark)來達到在環境中對機器人做定位的目的，這種方式對於一環境變 化性較低的情況下較有效率。近來之系統多採取利用影像[88-90]和輔助的感測器

（如：超音波[91][92]）、紅外線[87] 、等）進行對環境的探測，以達到對環境資 訊的了解，並進行動線規畫來增加移動之機動性和安全性。而機器人在移動時，

所面臨的問題不只是靜止不動的障礙物（如：家具…等），而必須包括移動性的 障礙物（如：家人、動物….等），因此如何安全地移動或避免碰撞，或者是當碰 撞無可避免時如何盡量減少傷害，都是我們在設計家用式運動平台所必需考量的 重點，所以如何設計一智慧型機器人系統[93]和友善（Human-Friendly）的軟硬 體系統設計將會是我們所關心的問題。

由其他人的研究結果我們可以發現家用機器人目前的設計趨勢，並比較其優 缺點。在移動機器人方面，東京大學教授 Tamio Arai 實驗室的 Fujirobo 主要是著 重再智慧型移動平台之設計[94]。日本 Tohoku 大學 Prof. Yuta 實驗室的 Yamabico2 在平台上加入機器手臂[94]，以達到跟外界環境之互動功能。另外 Univ. of Western Australia 之 Prof. Thomas Braunl 實驗室所設計之移動式機器人[95]，主要是以 PDA 當作主控制器，並結和影相技術和模組化之機構設計，以提高穩定性，其 設計如圖五所示。

在現今之家用機器人(Home robot)之發展上，最成功的可算是近日本 Sony 推出機器狗愛寶，NEC 也推出一款家用機器人 Robot100[96]，其功能不同於愛 寶之寵物功能，而著重在與人之溝通和服務等。此外基於 MIT 研發團隊之 I-Robot 公司亦推出一款已商品化之智慧型機器人 I-robot[97]，因此可見家用機器人在未 來是充滿發展性的。

圖五：EyeBot, Prof. Thomas Braunl, Mobile Robot Lab 所設計之移動式機器人

圖六：NEC Robot100 [96]

圖七：I-robot [97]

基於整合性的考量，因此日本早稻田大學的 Tetsuya Ogata 和 Shigeki Sugano 提出一整合性之設計，其中包含運動平台、機器手背、超音波、CCD、麥克風和 頭部機構，所以可說是相當完整之設計[98]。計畫主持人在過去所執行的計畫中 先後完成了結合超音波及影像導引的自走式機器人[98](圖八)、移動式機械臂 [99](圖九)、足球機器人[100](圖十)、導盲機器人[101](圖十一)。本計畫將結合累 積的硬體與軟體經驗朝向更實用化之先進家用機器人研發。

圖八：實驗室所研製之自走式機器人

圖十一：實驗室所研製之導盲機器人 圖九：實驗室所研製之移動式機械臂

圖十：實驗室所研製之足球機器人