打造出像人一般Q彈的機器人
打造出像人一般Q彈的機器人
2018.08.15 | 機器人

機器人就應該長得像「機器人」,還是努力讓自己更像人類呢?這是機器人領域持續發燒的話題。一方面,機器人以其服務人類的天職,有個類似工作服作用的機械外表作為與人類區分,也算是合情合理,更何況恐怖谷理論也明白指出,在可見的未來,是不太可能製造出外表及思維精巧到會被誤認成真人的機器人;另一方面,儘管機器人逐步取代人類的工作,但無論在機構、材質、控制策略上,人類仍保有許多值得機器人學習的優點,也因此我們大可趁著建造仿人機器人的經驗中,藉機掌握人體工學上的種種關鍵技術。

在機器人邁向「成人之路」,由羅賓.威廉斯所主演的科幻電影《變人》絕對是最佳指南,教戰守則第一條就是要讓機器人脫下金屬、僵硬的外殼,改換成具有人類肌膚質感的外表。機器人領域對這來自科幻世界的建議也相當認同,事實上,目前已經有為數可觀的人型機器人具有吹彈可破的肌膚,像是剛在七月下旬造訪台灣、全球首位機器人公民蘇菲亞,她的皮膚柔軟Q彈、近似人類觸感,更增添她與人交談時的親近感。

但讓機器人擁有肌膚的目的就僅僅是為了改變人類的觀感嗎?當然不是!在《肌肉,反射動作,和運動》(Muscles, Reflexes, and Locomotion)這本書中提到,「肌肉是唯一可以被煮來吃的機器」,這句略帶玩笑意味的話倒也點出它在工業應用上的潛力。肌肉具有彈性、可隨意彎曲,並且能夠提供動力,相較於傳統硬梆梆的馬達,這柔軟的特質讓它可以自由地貼附機器人身上的各個部位,所產生的動作也會更加自然、柔順,也就是這股巧勁與細緻,讓機器人在與物品或人類接觸時,不至於過於劇烈甚至造成損害,如此一來,機器人就有機會進軍像是食品、工藝、陶瓷等以往難以涉足的產業,一舉擴大它的事業版圖。

國際仿肌肉型馬達研究,雖稱不上蓬勃發展,但主要實驗室可就定位,在2017年,美國哈佛大學與麻省理工學院的研究團隊開發出可運用於機器人的新型態人造肌肉,特殊性在於挑戰柔性材料難以產生力量的迷思。一般我們總認為陽剛之物才有力道吧,但在摺紙結構的支撐下,這個人造肌肉足以舉起高達自身重量1000倍的物體,可說以柔克剛,稱得上是人造肌肉界的葉問。由於身兼彈性與力量,預期將可應用於像是微型手術器械、穿戴式機器人、可變形結構等。

數位時代六月號是人還是機器?日本團隊用「活體肌肉」打造機械手指報導了另一項突破性的進展,東京大學的團隊研發出「生化機械手指」,直接使用老鼠的肌肉作為素材,不像以往採用人造合成材料,研究人員在人造骨骼上裝上兩組老鼠肌肉,透過置於骨架兩端的電極刺激肌肉收縮,帶動關節運動、完成機械手指的彎曲。使用活體的肌肉當然會更逼近生物的表現,材質也更加精緻,但它有一項傷腦筋的限制,失去生命的肌肉僅能持續運作一個星期左右,而目前所能產生的力道也僅足以移動手指,即使如此,此項研究已然展現出生物與機械機制整合的可能性。

隨著人造肌肉的進展,未來機器人可望在外表與運動行為上更逼近人類,但這條「成人之路」有可能走的更遠嗎?

讓我們回到《變人》的教戰守則,第二個錦囊的指示是,讓機器人的內部擁有像人類一樣的器官,這難度也太高了吧?但此事還真的發生了!在2013年,有一群工程師將全球17個廠商所捐贈的人工器官合成一個具有人造循環系統、血液、腎臟、耳朵、視網膜與義肢的生化機器人,組裝完成後的機器人還真能運作,當然這其中的展示意味遠遠超過它在現實生活中的實用性。

在《變人》電影的最終,羅賓.威廉斯所扮演的主人翁完成了他成人的夢想,然而,橫在真實世界機器人的面前,卻仍是一條漫漫長路,畢竟要讓機器人裡裡外外都接近人類,這挑戰實在太大了!那為什麼總有機器人工程師執意要打造出像人的機器人呢?這也許就像上帝以祂的形象創造了人類,打造出以人為藍本的人造人,就是有它致命的吸引力啊!

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關鍵字: #機器人
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從切菜到乾燥加工!宜展如何結合桃園市政府創業資源,以AI開拓農產加工第二成長曲線?
從切菜到乾燥加工!宜展如何結合桃園市政府創業資源,以AI開拓農產加工第二成長曲線?

走進蔬果加工廠,同樣是100公斤高麗菜,最後能做出多少成品?答案不見得相同。氣候、產地與品質影響原料條件,客戶要求的切法、重量與交期也各不相同。對曾任科技業研發主管十多年的宜展科技農業執行長林佑澤而言,這是與科技製造截然不同的世界。

「農業部分全部都不一致。」林佑澤以青江菜為例,即使機械手臂已經訓練好辨識特徵,面對形狀各異的蔬菜,仍難以判斷該從哪裡抓取。農產品的天然變數,卻得面對學校團膳、連鎖餐飲、航空空廚等企業客戶對品質與交期的要求。如何讓加工流程穩定運作,成為宜展投入數位轉型的起點。

從紙本、LINE到數據,先把現場經驗留下來

目前宜展一年處理數千噸蔬果、服務超過120家企業客戶,業務涵蓋採購、截切、清洗、包裝與配送。林佑澤觀察,農產加工的關鍵經驗往往掌握在資深員工手中:該買多少菜、原料損耗多少、訂單增加又該安排多少人力,都仰賴現場判斷。

「主要就是把人的經驗變成數據。」林佑澤說。過去客戶透過LINE或紙本下單,現場靠人工整理訂單、對照不同客戶的加工規格;如今宜展利用AI辨識訂單內容並匯入ERP,再依客戶、品項與規格進行標籤化派工。製程則透過QR Code記錄原料投入量與成品產出量,逐步掌握各環節的加工損耗。

接下來是整理現場的判斷依據。林佑澤透過與資深員工對談,了解採購、派工與品管的作業方式,再利用AI協助找出規則、建立SOP。AI整理出的流程仍須由現場人員逐項確認、修正,才能實際執行。

品質管理也在持續改善。傳統金屬檢測器難以辨識菜蟲、橡皮筋等非金屬異物,宜展正與技術夥伴規劃導入AI影像辨識,輔助產線末端檢查。林佑澤表示,每批農產品品質不同,比起單看良率,他更重視客訴是否減少。隨著訂單與製程資訊逐步累積,宜展也希望進一步建立需求預測、採購建議與生產排程模型,減少營運對資深員工個人經驗的依賴。

不只把菜切好,乾燥加工尋找第二成長曲線

除了改善截切本業,宜展也開始發展乾燥加工。學校團膳在寒暑假面臨需求波動,生鮮蔬果則有保存期限短、價格易受產季影響等限制。林佑澤希望藉由乾燥技術延長農產品保存期限,開拓附加價值更高的加工業務。

不過,乾燥同樣有依賴經驗的問題。傳統做法是太乾就降低溫度、縮短時間,不夠乾就反向調整。每批原料的水分與成熟度不同,反覆試做不僅增加成本,也難以維持品質一致。「品質目標沒有設定的話,前面的製程參數就不知道怎麼調整。」林佑澤將過去研發車用面板的思維帶進農產加工:先決定產品希望達到的口感、含水率與水活性,再回頭檢視原料成熟度、截切厚度及乾燥參數等條件。

團隊進一步結合不同乾燥技術、自行改造設備,並接洽桃園的設備業者合作。林佑澤曾比較其他地區的設備,最後選擇設備構造、乾燥均勻度與可靠度較符合需求的桃園業者。宜展也持續累積製程參數,希望未來透過AI找出適合不同原料的乾燥曲線,減少反覆試做。

「我們主要還是要做代工,想要做一個功能性的原料平台。」林佑澤說,果乾目前更像是展示技術能力的產品,未來希望將服務延伸至辛香料、中藥材、太空食品、超級蔬菜及寵物食品等領域。現階段宜展主要營收仍來自蔬果截切本業,乾燥事業尚未形成主要收入。未來若能建立穩定的乾燥製程與代工能力,宜展便有機會從既有蔬果供應鏈,切入附加價值更高的食品原料市場。

從彰化走向桃園,驗證營運方法能否跨區複製

隨著加工流程逐步數位化,宜展也開始思考,這套管理方法能否帶到彰化以外的場域。

參與桃園市政府青年事務局天際線加速器及Meet桃園+後,宜展擴大與桃園產業生態系的連結。林佑澤提到,天際線協助邀集不同局處了解團隊需求,並提供資源媒合機會。宜展也開始與桃園市農會及在地農民合作,增加北部原料來源。這項合作不只拓展了供應來源,更成為宜展因應極端天候、穩定供貨的重要助力。林佑澤回憶,先前中南部連日降雨,蔬菜供應受到影響,宜展便從北部調度蔬菜,以不同產區互相支援,降低天候對供貨的衝擊。此外,團隊也透過天際線資源,獲得參與日本國際伴手禮設計競賽的輔導,並成功榮獲金賞獎肯定,除了展現產品的創新與設計實力,也為宜展拓展海外市場、提升國際能見度創造更多機會。

下一步,宜展規劃以桃園大溪作為第二個驗證場域,將彰化累積的資料、SOP與加工管理經驗,轉化為可複製、可優化的營運管理模式,帶到不同產地、供應鏈及人員條件下驗證。林佑澤指出,未來若要跨區域擴張,不可能每到一個新地方,就把原有團隊整批搬過去。因此,宜展希望將資深員工的實務經驗,轉化為標準化流程與數據模型,結合AI進行生產排程、資源配置及營運決策,讓新場域能依據當地條件快速調整,降低對特定人員經驗的依賴。

從彰化到桃園,宜展接下來要驗證的,是這套從傳統農產加工現場整理出來的管理方法,是能夠跨區域複製、快速部署並持續優化的農產加工營運系統。 長期目標是降低新場域的建置成本與管理複雜度,提升擴張效率,讓傳統農產加工業具備規模化發展的能力。

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