如何踏入機器人的學習大門V-感應器與機器人

  因應學習機器人的熱潮,開啟了這一系列文章,上一篇:如何踏入機器人的學習大門IV-了解IOP(輸入、處理、輸出),學習機器人中最重要有五個科目「機構、動力、控制、互動、智能」,上一篇則是以「控制」為主,這一篇則是要探討「互動」的領域。
  機器人之所以會有一個「人」字,或許是因為它們就像是人一樣,會與外界的世界產生互動。在上一篇中,我們從控制的角度介紹了有關機器人的輸入與輸出,而這些輸入元件也就是我們俗稱的感應器。

機器人學習與感應器

機器人身上的感應器 圖片來源:璞學智慧

感應器對於機器人的重要性

  就如同人類用感覺器官感受外界變化,機器人則是使用感應器。舉例來說,家中常見的清潔機器人,為了能夠感覺到撞到牆,大部分的清潔機器人都會裝上微動感應器,讓清潔機器人在撞到牆時可利用感應器回傳的數值,清楚知道下一步要轉彎了。想像一下,一台沒有感應器的清潔機器人,它會遇到什麼困難呢?大概就是整天卡在牆角亦或者是整天撞著同一面牆,因為他沒辦法感覺到前方有牆。

機器人學習與感應器

清潔機器人的周圍皆有微動開關 Image Source

  感應器就像是人類的眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵與手,沒有了感應器的機器人就像是同時沒有視覺、嗅覺、味覺、聽覺與觸覺的人,完全無法針對外界的變化做出對應的反應。然而,也不是所有的機器人都需要使用感應器,沒有感應器的機器人依舊可以執行一些重複性的動作,像是插上電便開始唱歌的機器人。甚至也有人利用一些簡單的機械原理做出一些互動的感覺,像是端茶的機器人,當茶放在機器人的手上時,機器人會持續地行走,然而當茶被拿起來因為前方的重力消失了,帶動著齒輪系統將馬達擋住,機器人也就停下來了。

適合新手的感應器

  當然對於才剛開始學習機器人的新手來說,利用機械原理做出一個可互動的機器人並不是那麼容易,也因此建議先利用感應器來體驗互動這個領域。感應器或許聽起來陌生,但其實早已融入我們的生活當中,以微動感應器來說,按下滑鼠時的喀嚓聲其實就是微動感應器所發出的,許多的自動門、抓娃娃機也都有使用到微動開關。

機器人感應器

滑鼠內的微動開關 圖片來源:璞學智慧

  如果你是第一次使用感應器,建議可以從日常生活中常見的感應器開始用起,這邊建議三個感應器給各位新手使用。(1)微動感應器:可以製作自己的掃地機器人、抓娃娃機。(2)紅外線感應器:可以製作循跡機器人、警報器機器人。(3)超音波感應器:可以製作自走機器人、空氣鋼琴等。
  除了以上的感應器,也可以選擇市面上一些擁有明確的目的感應器,像是土壤濕度感應器、空氣品質感應器、麥克風接收器……等等,可針對有興趣的主題選擇適當的感應器。
機器人感應器

從左到右:微動感應器、超音波感應器、紅外線感應器 圖片來源:璞學智慧

沒有感應器的機器人互動

  雖然沒有感應器的機器人無法感應外界的變化,然機器人卻擁有一種人類沒有的超能力,就是無線通訊。撇除感應器與機械式的互動方式,機器人與機器人之間還存在著另一種互動方式,也就是藍芽與wifi的傳訊,其實也就是最近相當夯的名詞「物聯網」,身處兩地的機器人,沒有任何的肢體接觸,它們也可以彼此控制、彼此通訊。
  然而這樣的互動方式,必須同時擁有兩台以上的可以進行無限傳訊的機器或是機器人。以便讓一台沒有任何感應器的機器人,它可以通過無線通訊得到另一台機器人的資訊,以得知現在外界的變化。想像一個情節中,主人呼叫著「智能管家」,請求它打開「暖氣」,這之中就存在著一個簡單的互動方式,「智能管家」擁有麥克風感應器,負責接收聲音的訊息,而「暖氣」則負責將暖風吹出來而已。
  總結一下,這篇文章為這系列文章的第五篇,我們探討了機器人的感應器,了解機器人對外界與彼此的互動方式。下一篇將為最終篇,我們將會探討「智能」的領域,簡單介紹如何讓機器人像人一樣進行思考。

 

還沒有讀過我們的「如何踏入機器人的學習大門」系列文章嗎?

建議從第一篇開始,一步一步跟著我們學習!

如何踏入機器人的學習大門I-機器人的學習概要

如何踏入機器人的學習大門II-認識不同種類的機器人

如何踏入機器人的學習大門III-機器人動起來

如何踏入機器人的學習大門 IV -了解IPO(輸入、處理、輸出)

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2019-04-12T19:29:07+00:00