作者：沈信甫
ROS（Robot Operating System，機器人作業系統），是專為機器人軟體開發所設計出的開源電腦作業系統架構；由於能夠整合各家機器人開發商的技術與成果、同時支援不同的程式語言，ROS 的出現可說是為機器人研究帶來爆炸性的突破。本次南科 AI_ROBOT 自造基地便邀請多位在不同耕耘領域的 ROS 好手，帶領大家一起走進 ROS 的世界，掌握機器人智慧化的關鍵技術，同時也希望以實際的案例應用，激盪出更多元的火花。
打造智慧學習的機器檯燈
第一位講者是 ROS.Taipei 社群版主鄭凱文，本次分享的焦點在於如何用 Open Source 來打造智慧檯燈。凱文原本就讀於台大物理系，卻在大學三年級時，毅然決定轉換跑道，開始選修機械系的課程，因而逐步踏上機器人研發之路。他提到：「我的靈感其實是來自一部叫《阿斯拉》的卡通，第一次知道原來結合人工智慧的機器人，能夠陪伴人類一起成長。」到了 22 歲時，他便加入台北的 fablab，在這個空間中有許多用來進行數位自造的設備，例如 3D 印表機、雷射切割機等，他也因而具備初步接觸軟硬整合的經驗。
而凱文在與 Fablab 進駐夥伴的交流過程中發現一個重大的問題：他們不知道該如何有效地記錄操作設備的相關知識。後來才發現，這其實是因為缺乏好用工具的緣故，像軟體會有版本管理的服務，但硬體卻不會自動紀錄每一個操作流程；因此凱文想到設計程式，控制檯燈主動拍照，協助將操作動作記錄下來。
擬定初步構想後，凱文把計畫案的時間軸設為十年，功能則分成兩大部分，分別是機器端與演算法端，並將 Maker 設為主要使用者。在計畫起步時，馬上面臨「如何讓檯燈知道人所在位置」的挑戰，而要解決問題，便須涉略機器學習中的電腦視覺及語音處理，剛好那時 Google 推出 tensorflow 套件，於是凱文在自己逐步的摸索及實作中，終於完成智慧檯燈的雛形。
ROS.Taipei 社群版主鄭凱文分享智慧檯燈專案（圖片來源：南科 AI_ROBOT 自造基地提供）
實務經驗分享，初階也能快速上手！
接續的講者則是 IcShop.edu 的專案工程師林威志，在2017年時，由於公司希望能把 ROS 開源資源推廣出去，因此由他主導推出第一個 ROS 專案，後來更陸續舉辦各式各樣的課程，試圖將複雜的程式碼，轉化為一般人都能上手的程度。威志提到：「課程的安排由淺入深，從最基礎的影像辨別應用開始，再慢慢進階到自動導航技術，一步步帶著學員們完成所有的課程實作。」不過在課程當中，由於學員們不夠熟悉Linux 作業系統，導致程式開發時經常遇到問題。
因此，為了幫助學員能更有效地學會 ROS，講師們重新調整課綱順序，先從學習工作環境設定開始，例如基本指令、檔案結構、SSH、Git、Nano 等，讓大家能先熟悉系統。另外，由於 ROS 在整個機器人設計架構中，應當是作為通信中介軟體的應用角色，但課堂中也常出現由於學員將自己與 ROS 「劃清界線」，只將 ROS 視為相當龐大的操作系統，進而產生「怎麼學都學不完」的挫折感，導致最後選擇放棄。
在反覆調整課綱的過程中，威志深刻體會到：「我們應該聚焦在 ROS 的本質，而且因為每個人想開發的機器人也都不同，因此更需要優先幫助學員建立相對應的概念。」因為只要依據不同的需求，挑選相應的所需的工具，在開發上就能事半功倍。
IcShop.edu 的專案工程師林威志分享推廣 ROS 遇到的問題（圖片來源：南科 AI_ROBOT 自造基地提供）
開發機器人大腦－室內導航實務應用
接著則是雲林科技大學的助理教授賴俊吉，為我們分享機器人 SLAM 技術定位導航與應用。賴教授首先提出的問題是：「為什麼機器需要 SLAM？」他以開車的情境來舉例，當我們使用自動導航時，會先設定目的地，系統便會自動規劃從所在位置到目的地的路線，我們只須沿著路徑走即可，而開發機器人也可遵循相同的步驟來處理。
博士論文就是研究 SLAM 的賴教授，提到 SLAM 是以同步定位和地圖建構的概念去執行，若希望機器人從未知環境中的未知地點出發，就要在機器人的運動過程中，透過重複觀測到的環境特徵 Landmark （例如牆角、柱子等）來定位自身位置和姿態，再根據自身位置增量式地構建地標，進而完成定位，並同時完成地標／地圖的構建。
雲科大的助理教授賴俊吉分享 SLAM 定位與導航技術（圖片來源：南科 AI_ROBOT 自造基地提供）
結語
過去由於機器人的開發設計缺乏整合，導致各家廠商和開發者各自掌握技術與成果，資源無法被有效運用，研發歷程曠日費時；而隨著開源文化蓬勃發展，現今 Maker 們能夠共享彼此的資源與研究成果，再加上近幾年傳統產業紛紛轉型，朝向智慧自動化演進，於是研發機器人系統，用以解決實際作業與生活問題愈顯重要，而 ROS 便是讓 Maker 能夠快速進入機器人領域的重要角色之一；希望掌握了 ROS 系統後，會有越來越多 Maker 投入機器人領域，創造更多元的應用方案！
參與活動的多位講師與學員們會後開心合影
（本文節錄整理自【ROS必須懂】一手掌握機器人智慧化的關鍵技術！ 責任編輯：賴芳如）
