仿生机器人营课件.ppt

1、2感測人體五官功能的延伸：視覺、味覺、聽覺、觸覺、嗅覺接觸、非接觸式空間性、時間性3 Data Information Knowledge 數據 資料 知識 分析、整理消化、吸收賦予意義4車輛內建感測器1998年全世界有120萬人因車禍而喪生。車禍在1990年是全球第九大死亡原因，預計2020年會爬升為第三大死亡原因。(世界衛生組織)世界各地的汽車製造商、零組件供應商和政府單位不斷努力開發並推廣能夠避免意外或降低事故嚴重性的主動安全與先進駕駛輔助系統(ADAS)。5車道偏離警告系統使用CMOS影像感測器夜視系統則使用紅外線感測器適應性定速控制通常使用雷達 停車輔助系統使用超音波死角偵測使用超音

2、波疲勞偵測 行人偵測7Top Viw of Tmote Sky(130 US$)4 sensors on board 8溫、溼度感測器(SHT11,Sensirion AG,Switzerland)CMOS 製程 整合溫度、溼度感測器於同一模組12bits ADC Converter in Humidity sensor溼度量測範圍可達0-100%RH，誤差在3%RH 14bits 的ADC Converter in Temperature sensor溫度量測範圍在-40123.8C 下量測，在25 C下溫度量測方面誤差在0.4C反應時間小，低耗電 溫溼度精確度曲線(摘自SHT series

3、 datasheet)9光量感測器(S1087 Series,Hamamatsu,Japan)TSR 總光量感測器(S1087-01)PAR 光合作用光感測器(S1087)可同時量測全光譜及光合作用有效光其工作溫度範圍在-1060oC S1087系列光感測器的光敏感度比較圖摘自S1087 series datasheet 10XCTC-Exportable Combat Training Capability Equipped with GPS to provide location outdoors and ultrasonic transducers to approximate loca

4、tion indoors,the system allows team leaders to monitor their squads movements and reactions to different scenarios as their location is communicated to the beacons set up throughout the training facilities.11SBT80 plugged into TelosB Mote12Top View of SBT80(179.99 US$)6 sensors on board 1.近紅外光感測器近紅外

5、光感測器2.可見光感測器可見光感測器3.聲音感測器聲音感測器4.溫度感測器溫度感測器5.雙軸磁力計雙軸磁力計6.雙軸加速度計雙軸加速度計131.近紅外光感測器(PDB-C139F-ND,Advance Photonix,USA)採用了藍光強化的矽材料之光電導管搭配日光的濾波器反應速度極佳量測波段為7001100nm (摘自PDB-C139F-ND datasheet)波長與敏感度關係圖142.可見光感測器(BPW21R,VISHAY,USA)(摘自BPW21R datasheet)矽的光電二極體 可量測波段在330nm720nm 高靈敏度 波長與敏感度關係圖153.聲音感測器(EM6050P-

6、423,Horn,China)頻率響應曲線圖(摘自EM6050P-423 datasheet)高靈敏度、全方位收音運作溫度範圍在-1045oC、濕度範圍小於85%164.溫度感測器(MAX6612MXK,Maxim,USA)電壓與溫度關係圖(摘自MAX6612MXK datasheet)25oC下，溫度量測誤差是1.2oC 量測範圍：-55 +150oC 低電壓、低耗電、高解析度(0.5 oC/V)175.二軸磁力計(HMC1052,Honeywell,USA)1.利用4個惠斯通電橋量測磁場強度，再將數值微分轉為電壓訊號2.可量測範圍在6gauss3.具有120gauss的高解析度4.運作溫度

7、範圍在-40 125C。接腳配置圖(摘自HMC105X series datasheet)186.二軸加速度計(MMA6260Q,Freescale,USA)摘自MMA626XQ series datasheet抗雜訊的功能良好，低功率高靈敏度，基本的靈敏度值為800 mV/g 量測加速度範圍為1.5g平常狀態(0g)所量測數據1600mV的量值 可運作溫度範圍在-40125C 動態測量時的各軸方向靜態下，受地心引力作用時的量值192021智慧型機器人的特色具有感測器(五官)，處理器（大腦）透過感測的資訊，就可以跟處理器內的電腦程式結合（資訊判讀與決策：電腦或微處理器、微控器、高階的嵌入式微處

8、理器、數位訊號處理程式的運作）具有致動器（手、腳、肌肉等）可因應環境的變化，因此它的智慧性就可以呈現出來。甚至透過明辨式的這樣一個技術，它還可以跟人類來做對話，也可以來學習一些人類日常生活中的類似行為。具有通訊能力(神經、語言)可做內部溝通與外部(同儕)溝通具有自主電源232005 愛知 世界博覽會機器人展覽區展出五種機器人1.讓家居更添安全2.讓接待更加便利3.讓生活更多驚喜4.讓家居更加舒適5.讓生命更多呵護242526272829Name:Health and Food Advisor RobotFeature:世界第一台有味覺的機器人Height:40 cmWeight:6 kgTas

9、ting robot,Optical-tongue robot(EXPO 2005,愛知,日本)30內含內含 近場紅外線分光光度計近場紅外線分光光度計Field IR Spectrometer31Electronic transitionslow information contentwavenumber cm-180010001200140016001800Absorbance Units0.00.10.2wavelength nm300400500600700800Absorbance Units0.00.51.01.5Vibrational transitionshigh informa

10、tion contentUVVisMIRNIROptical Tongue 光學舌頭光學舌頭 32Prototype Robot Exhibition(EXPO 2005,Aichi,Japan)Prototype Robot Exhibition(EXPO 2005,Aichi,Japan)Demonstration“This is surprisingly(for me,anyway)accurate“u 6/18-6/23 Newspaper：5,Magazine：2,Web（Local）：16,Web（World）：14332007電腦應用展-台日機器人 13 家廠商，展出20多種機器

11、人 展區分為 情境區 體驗區 產品技術研發及零組件模組區34353637新保2號383940414243攜帶Packbot的美軍士兵 44Sword魔爪武裝機器人4546474850機械雷霸龍遙控器說明基本功能作動原理各部位感應器各種漫遊情境探討51機械雷霸龍遙控器四方行進選擇鍵DEMO/漫遊鍵頭右轉/獵食鍵頭轉一圈/防衛鍵尾朝左/覓食鍵尾朝右/遊戲鍵頭左轉52基本功能前進，後退，左轉，右轉搖控模式360度頭部旋轉，左右尾巴擺動自動漫遊配合感測器之自律行為功能內建四種互動模式53作動原理 行進時頭部及尾部先向同一側擺動，將重心放在一隻腳上，接著再頭尾再向另一側擺動的同時，另一隻腳同時往前，當頭

12、尾完全偏向另一邊時，重心完全落在另外一隻腳使之著地，即完成了跨步的動作。54作動原理右彎時頭尾的擺動變成限於中間到右側使得當頭尾偏向中間時因重心並沒有完全放在左腳使得右腳移動時步伐較小左腳移動時重心完全移到右側使得能跨出的步伐較大左右腳步伐的大小的差使得雷霸龍能夠轉彎55各部位感應器紅外線視覺紅外線視覺感應器感應器嘴內接觸嘴內接觸感應器感應器下顎接觸感下顎接觸感應器應器聲音感聲音感應器應器56接觸感應器 在不同的情境模式下觸動時，能夠有不同的反應形成和人們的互動。尾部接觸感應器下顎接觸感應器嘴內接觸感應器57聲音及紅外線感應器聲音感應器 在停止活動與不發出聲響的狀態下，可感應來自前後左右不同方

13、向的聲音而做出不同反應。紅外線視訊感應器 可感應到身旁任一側偏向正前方的移動物體，也可用來迴避障礙物。紅外線視訊感應器聲音感應器58各種情境模式漫遊模式漫遊模式 自動探索週遭環境並做出反應防衛模式防衛模式 使用視訊及聲音感應器來防衛他的週遭獵食模式獵食模式 較為主動的反應模式，會朝向感應到的方向做出反應警戒模式警戒模式 較為被動，會以閃避的姿態對感應到的物體做出反應遊戲模式遊戲模式 會玩耍，撒嬌的做出反應59探討雖然在與外部環境互動的過程中，可用視訊感測器迴避障礙物，但是對於桌緣或較低矮的障礙物就無法感測，容易發生掉落或是被絆倒的問題。若是發生被絆倒的行為，只能以人工將他扶起，機器人並沒有任何

14、機制能夠讓它自行再度站立。就機械寵物的角度來看，算是另一種既有趣且符合小男孩夢想的機械寵物。60史賓機器人外觀介紹遙控器簡介操作模式介紹感測元件機構探討問題討論61第一代史賓四種不同性格史賓機器人官方網頁互動螢幕6263第一代遙控器模式切換鍵行走方向鍵手臂控制鍵動作選擇鍵DEMO鍵聽覺視覺拍照個性切換64第二代遙控器八方位搖桿左右手臂控制雷射定位追蹤身體轉動控制若搭配手臂控制鍵則為手臂動作動作選擇鍵65三種模式切換控制行走模式可做行走、上半身俯仰、站立跟坐臥的控制手臂動作模式高低位的撿拾、放置與傳遞手臂揮舞:劈砍、投擲揮手招呼與推擠多媒體模式(第二代去除)攝影、播放音樂、錄音、Java遊戲66

15、行進方式因為腳部無屈膝的動作，所以無法跨步向前，故需靠腰部的擺動將重心轉換。當擺盪到最外側時，另一側的腳便會稍微懸空，而趁此空隙移動腳步。兩階段速度前進，第二代機器人加大身體的擺動，已達到加速奔跑。轉彎時都以向後移動方式，以欲轉向側的另一隻腳為軸心，轉向側的腳則大步後退已達到轉彎的目的。67感測元件紅外線視覺感應-兩區段偵測 近端15公分如突然有物體靠近，會即時後仰閃避 遠端60公分追蹤模式68聲音感測器半徑90公分區域的聲源探測，身體轉向前進#防禦模式下，視覺及聲音感應器皆會啟動，若有任何動靜，便產生預設的自動回應69手指感應器:在抓取指令下，會感應是否確實達成指令，若否，則會再重複一次抓取

16、動作70 第二代機器人手部障礙感應器:行走時感覺週遭障礙物，觸動便會停止動作。71腳步感應器感測前進後退的障礙物，碰觸後便停止動作避免跌倒防傾斜感測器(內部)若身體過度傾斜，便會停止一切動作，以避免翻覆造成損傷72教育模式快按兩下腳步感應器，此時可以手動方式改變身體馬達的位置，機器人會記憶下六個指定動作，並再按一下腳步感應器後，自動執行記憶下的動作。73動作指令可程式化USB線插槽74機構討論躺下與站立當要躺下時會將腳步前傾，以保持重心平衡。而髖關節的設計為上寬下窄，下腰時較寬的部位轉下，將雙腿撐開以避免側翻，也使得重心更加穩固。背部有兩處凸起以利與地平面接觸。75機構討論 第二代史賓奔跑設計重心擺動更大以達到快速前進，但會造成重心不穩，容易產生傾覆。手指關節設計比起第一代機器人更能夠確實的抓握物件。76問題討論紅外線遙控:需面對機器人控制，背面感應效果不佳，且系統設定為鏡射模式，即機器人的右邊為左邊，左邊為右邊，所以在面對機器人的情況下較易操作。第二代史賓機器人在背面接收器上則有明顯的改善若機器人以非躺下方式傾倒，一切動作將停止，便無法再站起來，也無法以手臂動作將自身撐起。