機器人好多種,該怎么分類呢?


自20世紀中期出現的第一台現代機器人后,隨着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,所采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:協助制造產品、制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、高重復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制造產品進而獲利。因此,會特別要求機器人在動作執行上的精准、快速和可靠度等特性上。

工業型機器人,圖為KUKA Robot:KR20

制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采取的對應或行動,因此也被稱作「智能機器人」。

左:日本智能機器人Paper;右:ASUS Zenbo 家庭機器人

服務型機器人涵蓋的范圍非常的廣泛,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,各式各樣支持和服務,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。

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層空間,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。

FESTO:BionicKangaroo

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,特別着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。

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:

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)、用葯、采收、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范圍里。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,涵蓋范圍相當廣泛。以下列出其中幾種類型,括號內是機器人協助的對象:

1.診斷機器人(醫師)

2.手術機器人(醫師)

3.醫療照護機器人(護理人員)

4.遠距照護機器人(護理人員)

5.陪伴和治療機器人(護理人員/物理治療師)

6.復健及輔具機器人(物理治療師)

7.給葯機器人(葯師)

8.移送機器人(醫療輔助人員)

9.清潔消毒機器人(醫療輔助人員)

10.院務服務機器人(醫療輔助人員)

11.微型醫療機器人

Intuitive Surgical:da VinciSurgical System

其中,微型醫療機器人采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信息,具有能力移動到目的地,同時具備在達成任務后,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. 戰斗任務執行、2. 敵方偵察和監視任務、3. 部隊防御任務、4. 戰地工程設施建設、5. 部隊指揮調度、6. 后勤支援、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,大范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征及差異,對於我們學習機器人有很大的幫助。

原文參考

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0MTg0ODIzNA==&mid=2247484597&idx=3&sn=8a3f182ad95120e4b46c599030321282&chksm=fb22e370cc556a66ad69d3299ccdc4df18546438ad0355621679e1cd44aedad77646128c4660#rd


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