參考各式各樣的家用機器人、載具和互動裝置後，我們設計出了一套溫暖的 情境與互動流程，如圖 4 所示。
圖4 植物陪伴機器人互動情境
「一天的開始，陽光從窗外打入室內，原本處於休眠狀態的機器人感受到了 光線，甦醒過來並往陽光的方向前進；隨後，使用者醒來了，看到因為土壤乾燥 而無精打采的機器人，趕緊提了一壺水幫它澆灌，機器人也作出了溫暖的回應。
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在悠閒的午後，使用者為機器人擦拭著外殼，並撫摸了植物，觸角在這時亮了起 來，輕輕的擺動就像在招手。當忙碌的一天接近尾聲，使用者輕輕的對它說話，
機器人也靜靜的聽著；直到說晚安的時候，機器人透出了不捨的燈光向使用者道 別，並在一旁陪伴著，準備迎接嶄新的一天。」
2.2 機器人機械與結構
為了實現情境中人性化的互動機制，我們首先來介紹機器人的機械與結構。
機器人機構側視圖如圖 5 所示，各部件包含○A 觸角結構、○B Arduino Nano 核心處 理器(兩枚)、○C 行動電源、○D 總控制電路板、○E 微電流感測模組、○F 語音辨識模 組、○G 無線充電線圈與模組、○H 載具輪軸與馬達(兩枚)、○I 霍爾電流感測元件(兩 枚)、○J 球型萬向輪(兩枚)、○K 紅外線避障感測器、○L 伺服馬達、○M 上方紅外線接 收器、○N 電容麥克風，以及未能於側視圖中繪出的全彩 LED 元件、動量感測器與 濕度感測模組。
圖5 植物陪伴機器人機構側視圖
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接下來，我們針對無法於側視圖中表達概念的部分詳加說明：為了讓機器人 具有「向光」的能力，我們一共裝設了五枚「紅外線接收器」，分別置於機器人前、
後、左、右以及上方(圖中只有繪出上方的接收器)，搭配馬達、輪軸與萬向輪，
便能使機器人朝陽光或任意方向移動；而當機器人要與使用者進行燈光互動時，
會透過安裝於機身與觸角底部的三枚全彩 LED 元件進行傳達。
在機器人系統中，又以「○A 觸角機構」最為精密複雜。為了讓觸角動作靈活 生動，我們在結構上面參考了文獻[1]的概念。文獻中，提出了一個可彎曲的機構，
由數枚有機玻璃切出的玻璃環，以及可彎曲的軟管作為主體，並使用兩枚伺服馬 達，牽動機構中的四條纜線，以達到三維的運動方式。我們修改了其中幾個部件，
包含使用金屬釣魚線作為纜線、以金屬取代有機玻璃，以及採用光纖線撐起整個 結構。其機構如圖 6 所示，由部件○O 光纖線、○P 鋁金屬環(三枚)、○Q 鋼絲線(四條) 以及○R 鋁金屬基座組成。我們在三個固定於光纖線上的鋁金屬環四周，分別穿入 四條鋼絲線，並且只有最上面一枚鋁金屬環與鋼絲線緊密黏合；四條鋼絲線穿過 鋁金屬基座，依前後、左右分為兩組，各別連接到兩枚伺服馬達。透過這樣的結 構，當我們轉動其中一枚伺服馬達，觸角就會朝鋼絲線收緊的方向彎曲；搭配裝 設於鋁金屬基座中的全彩 LED 元件，觸角就能自然擺動，並於光纖線頂端產生柔 和的燈光變化。
圖6 觸角機構圖
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2.3 機器人系統硬體架構
我們根據機構的設計與硬體設備，制定了一套硬體架構，如圖 7 所示。由於 經過「人因設計」的外殼造成了尺寸限制，我們必須在狹小的內部空間與強大的 運算平台中取得平衡，這也是我們採用兩枚 Arduino Nano 開發板作為核心處理器 的主要原因；除此之外，透過適當的模組分配與多執行緒(Multithreading)的程 式設計，我們不但能依照模組的特性分散運算負擔、區隔雜訊，也能夠讓機器人 同步進行多項動作與感測。
圖7 機器人硬體架構
我們將感測系統電源的霍爾元件、載具移動用的直流減速馬達、拉動觸角機 構的伺服馬達，以及其他不易受馬達雜訊影響的裝置如濕度感測模組、動量感測 器和紅外線避障感測器配置在處理器 A；而處理器 B 則負責需精密量測、供電穩 定的模組，包含微電流感測模組、紅外線接收器、語音辨識模組和全彩 LED 元件；
而總控制電路板則是包辦所有硬體的電氣特性需求，並擔任模組間通訊、控制的 橋梁，這也是我們第三章要談論的主題。
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