網路連結之虛擬實境互動式人機介面研發(I)

Abstract

由於電機、資訊、機械、材料等領域的快速發展，今日的機器人已然走出井然有序 的工廠，投身於充滿變化與不確定性的人類社會，這也讓我們思考發展在辦公室或家庭 中以人為中心之智慧型機器人系統的可能性，基於此，我們提出研發個人助理機器人系 統的整合計畫，由於此個人助理機器人勢必與作為使用者的人類有極密切的互動與合 作，在此子計畫，我們將發展具高互動性的人機介面，作為人與機器人之間的橋樑，鑒 於網路的普及與擴展此個人助理機器人的應用，我們也將在人機介面中加入網路連結功 能。 在此互動式人機介面的發展中，人與機器人之間資訊的流通是相當關鍵的，機器人 需將它面對工作環境的執行狀況，即時、忠實地呈現給使用者，反之，使用者也需將控 制目的與指令有效的傳達，前者可利用虛擬實境技術建立即時互動的工作場景，後者可 仰賴輔助工具與策略，以彌補操控器與機器人在機構與控制法則上的不同。另一方面， 當透過網路進行遙控操作時，則需考慮傳輸延遲對系統的影響，而由於是應用於居家或 工作場所，所發展的控制策略需能因應環境的變動與不確定性。另一值得關心的議題是 安全性，由於機器人具有一定的動量與破壞力，相較於其他的機電系統，它對環境或使 用者的可能損害，是需要特別留意的。 基於上述的討論，此子計畫所發展的人機介面系統主要包括虛擬實境3D 即時互動 場景模擬系統以及輔助使用者操控的工具與策略，場景模擬系統的擬真性可藉由來自機 器人視覺系統的影像資訊加以提昇，此外也將發展一具力回饋功能的機器人夾爪，提供 環境中各物件的物理性質，讓場景具動態特性；操控輔助工具與策略的設計，將根據工 作需求，並同時考慮位置與力的限制條件，另外也將賦予其學習的功能，能逐漸適應配 合使用者的操作，進一步提昇系統的操控性。所發展的介面系統將與其它子計畫研發的 系統進行整合，建立完整的個人助理機器人系統，實際進行現場與網路測試，例如安全 巡邏與家庭看護等工作，以驗證其可行性與實用性。