我們首先針對具意圖控制功能之主動式及被動式行動輔具進行概略性的介 紹。
1.3.1 主動式行動輔具
在1998年，德國 Fraunhofer IPA 工業研究院研發了一居家輔助機器人，稱 為Care-O-bot[1]，如圖1.1(a)所示，在2002年更新為第二代Care-O-botII[1]，如圖 1.1(b)所示，身上搭載兩個工業用PC，一個置放在頭部，主要控制身上的機械手 臂跟夾爪，另一個PC則負責控制機器人的運動與行走姿態，兩部PC是透過乙太 網路溝通。此機器人其中一個主要功能是導引使用者到指定的目標。它的導引系 統是根據elastic band方法為基礎，此外，它還會根據搭載在握把上面的力感應器
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資訊及外在環境的資訊進行路徑的動態即時更正。
(a) Care-O-bot I[1] (b) Care-O-bot II[1]
圖1.1 (a)Care-O-bot I和(b)Care-O-bot II
在2000年，由MIT的Dubowsky等所提出的PAMM(Personal Aid for Mobility and Monitoring)系統[2]，則以柺杖為原型所進行的設計，稱為SmartCane，如圖 1.2所示，SmartCane利用了六軸力感測器和直流馬達來改善拐杖的操縱性及移動 速度，以超音波感測器及CCD攝影機來進行避障控制與定位控制。PAMM 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。房間內所有設 施，如 樓梯與障礙物的位置都已經建成地圖置於電腦中，根據環境感應器以及已 知的地圖，PAMM可以導引使用者到指定的目標並閃避障礙物，然而，拐杖有其 天生的缺點，那就是 不夠穩定，容易讓使用者在崎嶇的路面上失去重心而摔倒。
(a) SmartCane內部感應器[2] (b) SmartCane外觀[2]
圖1.2 (a)SmartCane內部感應器和(b)SmartCane外觀
在2002年時，由Sabatini等提出的rollator行動輔助系統[3]，如圖1.3所示，其
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擁 有兩 種 移 動 模 式 ： (1) 直 接 控 制 模 式 (direct control model) 和 (2) 導 航 模 式 (follow-me mode)。直接控制模式則是利用兩把手上的力感測器來操控馬達的轉 速，並藉此控制rollator的速度與方向，當系統為導航模式時，只要使用者配戴紅 外線發射模組，rollator就可以自動跟隨使用者的移動而移動，並不需要操控它。
圖 1.3 Rollator 外觀[3]
在 2003 年，卡內基梅隆大學的 Morris 等提出 XR4000 移動式機器人平台 [4]，如圖 1.4(a)所示，並設計了一種特別的手把，如圖 1.4(b)所示，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：在此模式 下，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環境發生碰撞；(2) 主動模式：在此模 式下，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：在此模式下，
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；而使用者可 以自行判斷要選擇哪一種模式以因應當下的情況。
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(a) XR4000[4] (b) XR4000上的手把[4]
圖 1.4 (a)XR4000 和(b)XR4000 上的手把
2009年時，由德國的Dillmann等人提出的力感操控購物車InBOT[5]，如圖 1.5(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1.6(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。
(a) InBOT外觀[5] (b) InBOT意圖辨識握把[5]
圖1.5 (a) InBOT外觀和(b) InBOT意圖辨識握把
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1.3.2 被動式行動輔具
在 2007 年，日本東北大學的 Kosuge 等提出被動式行動輔具 RT-Walker[6]，
如圖 1.6 所示，它的特點是機器人以伺服煞車器來提供煞車力，並沒有主動式的 伺服馬達來驅動，當使用者施予輔助器力/力矩，輔助器才會移動，否則輔助器 本身是不會移動的，而雷射感應器則是在測量環境的資訊，達到避障與避階梯功 能，傾斜儀偵測輔具與地面的傾斜角度，利用 伺服煞車器預先補償地心引力影 響，使得在斜坡的道 路上輔具不會因為地心引力的影響而下滑，並且利用阻尼改 變輔具運動特性，增加操控上的穩定性。
(a) RT-Walker[6] (b) 搭載伺服煞車器的後輪[6]
圖 1.6 (a)RT-Walker 和(b)搭載伺服煞車器的後輪
在2008年時，日本島根大學的Hiroyuki等也提出被動式行動輔具[7]，如圖 1.7 所示，主要針對於四 輪輔助器的伺服煞車器控制，提出了演算法來評估使用者的 行走狀態，其定義三種狀態：(1)發生緊急事故，如跌倒時，提高煞車力，使 輔 具停止；(2)使用者推著輔助器因速度太快， 為了限制速度提高安全性，伺服煞 車器持續慢慢煞車至輔助器慢下來;(3)使用者可以保持正常行走，煞車器不需提 供煞車力。此行動輔助利用演算法評估三種使用者行走狀態，並施予適當的煞車 力大小。
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(a) 設計架構圖[7] (b) 使用者操作的情形[7]
圖1.7 Four-Castered Walker：(a)設計架構圖和(b)使用者操作的情形