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友善列印
2013-05-06
應電系研發日夜間履帶式機器人 可自主爬樓梯巡邏各樓層
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【公共事務中心胡世澤報導、王喆宣攝影】機器人研發愈來愈精密,國立臺灣師範大學研發出新型「日夜間履帶式機器人」,不但能在晚上自動巡邏,即時偵測異常環境,就算遇到陡峭樓梯,也能輕鬆爬往各樓層,只要透過電腦或手機上網,在遠地就可監看異狀,已有化學工廠洽談這套系統,預計運用於爬樓梯巡邏廠房各樓層,也彌補夜間保全人力不足。

  教育部這幾年推動友善校園,但課後開放的校園安全,卻可能因外人入侵亮紅燈,目前室內監控系統碰到的難題,包括保全員無法對所有地點進行高頻率巡邏、傳統固定攝影機只能監控小範圍、廣大空間要大量攝影機,且會有監控死角。
  隨著機器人技術日益發展,運用於生活環境中,但輪型機器人大多以4個輪子單機移動,只能行走於平坦路面,碰到複雜地形時,移動範圍大受限制,而且都市大樓林立,人員進出要上下樓梯,不免造成輪型機器人侷限單一樓層。
  為了解決這些問題,臺師大應用電子科技學系研究講座教授王偉彥帶領「計算智慧與機器人實驗室」團隊,在國科會的支持下,花了3年時間研發「日夜間履帶式機器人」,命名為「NTNU CIR-I」。
  王偉彥教授今年同時榮獲IEEE Fellow(國際電機電子工程師學會會士)和IET Fellow(英國工程技術學會會士)兩項殊榮,彰顯他在智慧型模糊控制系統領域的貢獻,也是臺師大66年來首位獲此榮譽的教授。
  團隊研發出機器人身上的「六軸履帶擺臂式」設計,可克服任何地形障礙,不但能自主式攀爬樓梯,也能在凹凸不平的路面上行進。搭配深度感測器,還能在夜間及黑暗場所進行環境偵測,有助於巡邏、災害勘察及教學方面等應用,目前這項發明正申請專利中。
  研究團隊設計了這款六軸履帶擺臂式機器人,使用四顆伺服馬達來控制其前後臂及左右邊的履帶。「NTNU CIR-I」前後臂的主要功能為改變其幾何形狀,有效執行攀爬或翻越障礙物的任務,左右履帶主要功能為執行機器人的基本動作,如前進、後退、左轉、右轉等。
  感測器模組為機器人環境感知過程中不可或缺的重要元件,突破一般攝影機無法在夜間或黑暗的環境下有效地得知周圍景象,研究團隊使用一個深度感測器,除了具有彩色影像外,還有感測器與前方物體的距離資訊,此距離資訊亦用影像的方式呈現,相關研究人員可透過這兩個影像資訊,即使在無光線的環境下,也能夠順利進行環境的偵測與判斷,讓「NTNUCIR-I」具有良好的方向與距離判斷能力,透過熱源感應器,可在第一時間發現火災,透過網路、監視鏡頭,更可達到遠端監控功能。
  「NTNU CIR-I」所有偵測與行動,均以自主方式進行,能夠識別不同類型的路面與障礙物,當偵測到樓梯或斜坡時,「NTNU CIR-I」會先行走至中間位置,接著計算傾斜角度,然後進行攀爬。攀爬過程中,「NTNU CIR-I」會即時隨行走方向細微調整,使機身不會過度歪斜。智慧型的控制讓整個攀爬系統能更順利。
  此外,「NTNU CIR-I」具有良好的自動避障功能,可以自動避開路上的障礙物,而轉向半徑小,使其可以原地轉向。可應用範圍包括各種災難現場搜尋工作、巡邏保全工作,例如:工廠、大廈、校園巡邏等。在教學方面,例如:感測器應用、馬達控制、影像處理、智慧型演算法設計等。
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