作者:阿里哥
在科學及工程的領域裡,世界上的萬事萬物都需要被分類,都應該能被歸屬在某一個目錄或子目錄裡頭。機器人當然也不能例外。
自20世紀中期出現的第一台現代機器人後,隨著相關技術的快速演進,時至今日,機器人已廣泛地被應用在許多不同的領域,來協助或取代人類完成各式各樣的工作。依照不同的需求,將機器人做出不同的分類,以達到有效區分或辨識他們的目的。
但因為各自的需求不盡相同,所採用的機器人分類方法,經常也大不相同。例如:機器人所應用的產業、服務的對象、外觀的形式、移動的方式等。機器人演變出太多不同的樣式,不太可能在一篇文章中就能將這些機器人一一介紹。因此,我挑選三個對機器人入門較有幫助的分類方式出來聊聊。
依提供勞務類型分類
第一種分類方式,是依照機器人能提供勞務協助做為區分依據。主要分成兩大類:協助製造產品、製造加工類的工業型機器人和提供各類服務的服務型機器人。
工業型機器人主要運用在協助或代替人類執行具危險性、需求大量勞力、高重複性及要求極精密動作等類型的工作。這類型的機器人最終目的是協助人類製造產品進而獲利。因此,會特別要求機器人在動作執行上的精準、快速和可靠度等特性上。
製造加工類機器人又可進一步分成:搬運、機械加工、裝配、包裝及表面處理等等幾大類。過去,許多公司因不堪負擔過高的勞力成本,而不得已需要到海外設廠,現在已然可以借助機器人所提供的勞務,逐步將海外的工廠和生產線,再度移回自己國內進行生產。
服務型機器人則是被用來代替人類提供各式各樣的服務。有別於工業型機器人,服務型機器人是直接或間接對人群提供服務,往往這類的機器人,需要具備對於環境的靈敏較高感知、量測或辨識能力;甚至需要能進一步自行判斷和決定採取的對應或行動,因此也被稱作「智能機器人」。
服務型機器人涵蓋的範圍非常的廣泛,依照他們所服務的對象區分兩個子項:專業用服務機器人和個人及家庭用服務型機器人。
專業用服務機器人的服務對象一般是各種單位、組織或公司,例如:國防用軍事機器人,農業用伐木機器人,醫療用的手術機器人、輔具機器人等;個人或家庭用的服務機器人,顧名思義就是能夠提供個人或家庭,各式各樣支援和服務,例如:最早普及走入家中的掃地機器、提供家中長者心靈撫慰的陪伴機器人、幫助學習的教育用機器人、提供居家安全的保全機器人等。
第一類目 | 第二類目 | 第三類目 |
製造加工類機器人 | 搬運 | |
機械加工 | ||
裝配 | ||
表面處理 | ||
服務類機器人 | 專業用服務機器人 | 國防用途;農業用途;醫療用途;其他用途 |
個人及家庭用服務型機器人 | 家務用;娛樂;醫療照護;居家保全;其他類型 |
依移動的方式來分類
第二種常見分類是依照機器人的移動方式,在設計機器人的平台和外觀評估階段,常會利用這種分類方式作為參考,又可依照機器人所在移動的空間和外觀的類型,各別分為兩個子類目。移動的空間包含地面、水面/水中及空中;外觀的類型包含機械型和仿生型。
現今的機器人無論是上山下海或是外太空,舉凡人類到得了的地方,機器人就能辦到,甚至到達人類到不了的地方,像是極深的海溝,或是遙遠的星球。為了能順利在這些不同空間中移動,機器人需要搭配不同的機構設計和驅動裝置來達成目的。
首先,先依照機器人所活動的空間來做區分。除了分為在陸上、水面/水中和天空移動的機器人外,定點不動的機器人,也單獨被歸納成一類。
第二層類目,則依照機器人產生移動的動力機構設計來區分。有兩大類型:第一類型,是參考並模仿自然界生物(包含動物及植物) 移動方式來設計的類型,或稱為仿生類。例如: 模仿人類使用雙足移動的人形機器人,或是參考袋鼠跳躍的袋鼠機器人等;第二類型,是人類所創造出來的機械裝置,也就是在日常生活中常見的車用輪子、船舶的螺槳或是飛機的機翼和引擎等,都可以歸納在這一類型。
仿生科學是一門非常有趣的科學,從生物學的角度出發,藉由研究地球上已演化數百萬年各類生物的生理結構及其功能原理,參考與應用在移發新的機構或是技術上,來輔助或解決目前科技所面臨的技術問題,應用在機器人中,特別著重在各種生物移動的方法和技巧,以達到讓機器人可以更靈活、更有效率的移動的目的。在這一分類中,大家可以參閱先前的文章 — 機器人的移動方式有哪些?有更多討論。
第一類目 | 第二類目 | 第三類目 |
陸上 | 機械式 | 輪子;履帶;萬向輪 |
仿生式 | 腿;腹足 | |
水面/水下 | 機械式 | 螺旋槳;沉浮艙 |
仿生式 | 噴水式;振翅式;擺尾式;划肢式 | |
天空 | 機械式 | 磁浮式;噴射引擎;螺旋槳 |
仿生式 | 雙翼飛行;複翅飛行 |
依應用的產業分類
第三種是依照機器人所應用的產業來分類。這種分類較為直覺,由字面上就可以了解這些機器人是被應用在哪些領域,也會被應用在和產業研究相關的場合。常見的類別包含: 1. 工業類、 2. 農業類、 3. 醫療類、 4. 軍事類、 5. 家事類、 6. 服務類、 7. 教育類、8. 娛樂類、 9. 太空類、10. 其他類,共十個類別,列表如下:
第一類目 | 第二類目 |
工業類 | 搬運;機械加工;裝配;表面處理 |
農業類 | 耕種;修剪;鋤草;施肥(澆水) ;農藥;採收;擠乳;畜牧;伐木 |
醫療類 | 手術機器人;醫療照護機器人;遠距照護機器人;陪伴和治療機器人;復健及輔具機器人;給藥機器人;移送機器人;清潔消毒機器人;院務服務機器人;微型醫療機器人 |
軍事類 | 戰鬥任務執行;敵方偵察和監視任務;基地防禦任務;戰地工程設施建設;部隊指揮調度;後勤支援;軍事訓練 |
救災類 | 氣體及化學物質勘驗;障礙環境搜救;火場搜救;坍塌場地搜救;救火 |
家事類 | 居家保全;家事協助;寵物機器人;娛樂陪伴 |
服務類 | 公共場所清潔服務;保全;導覽;自動駕駛;搬運等等 |
在各產業目錄下,依照產業的特性在畫分不同的子目錄。由於思路的不同,大家在這些子目錄的分類上可能會有些許的差異,以下提供幾個例子來幫助大家理解之間的不同:
1. 農用機器人
用來協助農民進行植物的耕種、修剪、除草、施肥(澆水)、用藥、採收、分類及農地監控;或是動物的智能畜牧,擠乳等類別。
2. 醫療類機器人
應用在醫療行業的機器人都能被歸納在這個範圍裡。目的是協助或替代醫事人員,進行診療工作或醫院內部的服務工作,涵蓋範圍相當廣泛。以下列出其中幾種類型,括號內是機器人協助的對象:
- 診斷機器人(醫師)
- 手術機器人(醫師)
- 醫療照護機器人(護理人員)
- 遠距照護機器人(護理人員)
- 陪伴和治療機器人(護理人員/物理治療師)
- 復健及輔具機器人(物理治療師)
- 給藥機器人(藥師)
- 移送機器人(醫療輔助人員)
- 清潔消毒機器人(醫療輔助人員)
- 院務服務機器人(醫療輔助人員)
- 微型醫療機器人
其中,微型醫療機器人採用的是控制或是移動的機制。這類型的機器人體積需要小到可以在人體內部移動,和外部交流收集到的體內資訊,具有能力移動到目的地,同時具備在達成任務後,安全從人體中消失。這類型的機器人,吸引了許多的研究單位和機構,積極投入這方面的研究。
3. 軍事機器人
軍事機器人的目的當然是協助軍人在爭戰過程中,如何投入最少資源和最低傷亡人數來贏得勝利。依需求可被歸類成下列幾項務:1. 戰鬥任務執行、2. 敵方偵察和監視任務、3. 部隊防禦任務、4. 戰地工程設施建設、5. 部隊指揮調度、6. 後勤支援、7. 軍事訓練。
結語
我們在文中介紹了三種實用的機器人分類方式,分別依照機器人所提供勞務的類型、移動的方式和所應用的產業類型等三個主題來區分。透過有系統的分門別類,提供我們從宏觀和微觀兩個層面來重新認識機器人。
宏觀上,經由結構化的分類目錄,大範圍的對機器人應用領域,有更全面和完整的認識;微觀上,深入辨識不同機器人個體間所存在的特徵及差異,對於我們學習機器人有很大的幫助。
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