【選購指南】選購人形機器人要注意什麼？

Posted By 阿里哥 on 3 月 16, 2017 in 案例研究, 機器人, 評測 | 0 comments

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作者：Alec Huang

接續上篇《選購人形機器人前要思考什麼？》，我們即將實際進入機器人規格戰的領域，談談在選購時需要注意的項目。我們整理出來至少需要注意下列八大項目：（其實還不少＠＠）

外觀及機構設計
控制單元規格
提供輸入輸出功能
自由度〈伺服機〉
無線控制方法
電池型式
人機介面
擴充性

選購機器人時須注意的八大項目 (簡報／Alec Huang)

1. 外觀及機構設計

雖然機器人的長相對功能不會有什麼影響，但討喜的外觀倒是可以提升我們對它的認同感，進而更能享受在互動中所產生的樂趣。尤其是人形機器人，近似人類的外型，舉手投足之間更容易激發我們無限的想像力。

機器人的機構設計決定了它整體運動性能的表現。相同的控制單元和致動器〈例如：伺服機〉，安裝在不同結構上，可能產生完全不一樣的操控體驗。設計師在進行機構設計時，需考量許多參數，像是：機器人的重心配置、各關節（伺服機）的角度設計、各零組件放置和鎖固的位置、外觀，以及拆裝及使用的方便性等等。

若單純以零件的角度來看，機構件主要包含了外觀零件和機器人的主體結構件，而這兩項功能有時會結合在一起。純外觀應用的機構件，不需承受機器人主體的重量，就算全部移除，也對機器人的運動沒有影響，換句話說，有或沒有都可以；因此，這部分的零件，使用者可以自由調整改變。

另外一部份，則是當成主體結構的機構件，它們被用來固定所有零組件，並需承受主體重量，這部分的機構件設計就是機器人設計的精髓所在。一般而言，如果玩家對機器人作動原理不夠熟悉的話，不容易自行變更這部分的結構件。而機構設計的優劣，對機器人的移動和平衡會有很大的影響，也進一步會表現在機器人動作的流暢和靈巧程度。

2. 控制單元規格

所有的機器人設計都需要有控制單元。我們可以把它想像成是機器人的大腦，掌控了管理機器人所有的計算、邏輯判斷、通訊和動作控制等等。控制單元通常包含了微控制器、馬達控制器、電源控制板和特殊功能專用擴充板，可能由一塊到多塊PCB板串接而成。如果單純由控制單元的物理外觀來觀察，可以看到：數位及類比訊號接腳、微控制器溝通介面（例如：USB）、儲存設備插槽、充電接口等等。

控制單元除了影響機器人出廠時所能提供的功能外，還關係著使用者對它作控制的難易程度〈程式編寫〉，和機器人硬體未來的可擴充性。所以，除非有特殊需求，我們會建議選用市面上最普及的控制單元做應用，因為廣大的社群和應用範例，可以幫我們有效節省許多摸索的時間。目前較常應用在機器人的控制單元有Arduino和Raspberry Pi。

3. 提供輸入及輸出功能

通常提到機器人的功能，我們所說的就是機器人所能提供的「輸入」和「輸出」功能。在輸入部分，機器人可應用各式各樣的傳感器來「感知」週邊的環境。例如：可以量測與障礙物距離的測距儀、可以偵測機器人是否保持平衡的陀螺儀等等。輸出部分，像是有具控音功能的喇叭，以及可以控制燈光閃爍的LED。

4. 自由度〈伺服機〉

一般來說，機器人的自由度，就是整體致動器的使用數目，可以把它想像成人類或動物的關節。伺服機使用越多，機器人的動作就越靈巧。對機器人而言，伺服機〈伺服馬達或舵機〉是最常被使用的致動器，它是機器人主要的動力來源，因此選擇伺服機時，首先要注意輸出扭矩的大小；扭矩越大，機器人能夠乘載的重量和輸出的力量也越大。伺服機本身就包含了很大學問，未來有機會將以專章來詳細介紹。以機器人應用來說，選擇伺服機的扭矩越大越好。