自20世纪中期出现的第一台现代机器人后,随着相关技术的快速演进,时至今日,机器人已广泛地被应用在许多不同的领域,来协助或取代人类完成各式各样的工作。依照不同的需求,将机器人做出不同的分类,以达到有效区分或辨识他们的目的。
但因为各自的需求不尽相同,所采用的机器人分类方法,经常也大不相同。例如:机器人所应用的产业、服务的对象、外观的形式、移动的方式等。机器人演变出太多不同的样式,不太可能在一篇文章中就能将这些机器人一一介绍。因此,我挑选三个对机器人入门较有帮助的分类方式出来聊聊。
依提供劳务类型分类
第一种分类方式,是依照机器人能提供劳务协助做为区分依据。主要分成两大类:协助制造产品、制造加工类的工业型机器人和提供各类服务的服务型机器人。
工业型机器人主要运用在协助或代替人类执行具危险性、需求大量劳力、高重复性及要求极精密动作等类型的工作。这类型的机器人最终目的是协助人类制造产品进而获利。因此,会特别要求机器人在动作执行上的精准、快速和可靠度等特性上。
制造加工类机器人又可进一步分成:搬运、机械加工、装配、及等等几大类。过去,许多公司因不堪负担过高的劳力成本,而不得已需要到海外设厂,现在已然可以借助机器人所提供的劳务,逐步将海外的工厂和生产线,再度移回自己国内进行生产。
服务型机器人则是被用来代替人类提供各式各样的服务。有别于工业型机器人,服务型机器人是直接或间接对人群提供服务,往往这类的机器人,需要具备对于环境的灵敏较高感知、量测或辨识能力;甚至需要能进一步自行判断和决定采取的对应或行动,因此也被称作「智能机器人」。
左:日本智能机器人Paper;右:ASUS Zenbo 家庭机器人
服务型机器人涵盖的范围非常的广泛,依照他们所服务的对象区分两个子项:专业用服务机器人和个人及家庭用服务型机器人。
专业用服务机器人的服务对象一般是各种单位、组织或公司,例如:国防用军事机器人,农业用伐木机器人,医疗用的手术机器人、辅具机器人等;个人或家庭用的服务机器人,顾名思义就是能够提供个人或家庭,各式各样支持和服务,例如:最早普及走入家中的扫地机器、提供家中长者心灵抚慰的陪伴机器人、帮助学习的教育用机器人、提供居家安全的保全机器人等。
依移动的方式来分类
第二种常见分类是依照机器人的移动方式,在设计机器人的平台和外观评估阶段,常会利用这种分类方式作为参考,又可依照机器人所在移动的空间和外观的类型,各别分为两个子类目。移动的空间包含地面、水面/水中及空中;外观的类型包含机械型和仿生型。
现今的机器人无论是上山下海或是外层空间,举凡人类到得了的地方,机器人就能办到,甚至到达人类到不了的地方,像是极深的海沟,或是遥远的星球。为了能顺利在这些不同空间中移动,机器人需要搭配不同的机构设计和驱动装置来达成目的。
首先,先依照机器人所活动的空间来做区分。除了分为在陆上、水面/水中和天空移动的机器人外,定点不动的机器人,也单独被归纳成一类。
第二层类目,则依照机器人产生移动的动力机构设计来区分。有两大类型:第一类型,是参考并模仿自然界生物(包含动物及植物) 移动方式来设计的类型,或称为仿生类。例如: 模仿人类使用双足移动的人形机器人,或是参考袋鼠跳跃的袋鼠机器人等;第二类型,是人类所创造出来的机械装置,也就是在日常生活中常见的车用轮子、船舶的螺桨或是飞机的机翼和引擎等,都可以归纳在这一类型。
仿生科学是一门非常有趣的科学,从生物学的角度出发,藉由研究地球上已演化数百万年各类生物的生理结构及其功能原理,参考与应用在移发新的机构或是技术上,来辅助或解决目前科技所面临的技术问题,应用在机器人中,特别着重在各种生物移动的方法和技巧,以达到让机器人可以更灵活、更有效率的移动的目的。
依应用的产业分类
第三种是依照机器人所应用的产业来分类。这种分类较为直觉,由字面上就可以了解这些机器人是被应用在哪些领域,也会被应用在和产业研究相关的场合。常见的类别包含: 1. 工业类、 2. 农业类、 3. 医疗类、 4. 军事类、 5. 家事类、 6. 服务类、 7. 教育类、8. 娱乐类、 9. 太空类、10. 其他类,共十个类别,列表如下:
在各产业目录下,依照产业的特性在画分不同的子目录。由于思路的不同,大家在这些子目录的分类上可能会有些许的差异,以下提供几个例子来帮助大家理解之间的不同:
1. 农用机器人
用来协助农民进行植物的耕种、修剪、除草、施肥(浇水)、用药、采收、分类及农地;或是动物的智能畜牧,挤乳等类别。
2. 医疗类机器人
应用在医疗行业的机器人都能被归纳在这个范围里。目的是协助或替代医事人员,进行诊疗工作或医院内部的服务工作,涵盖范围相当广泛。以下列出其中几种类型,括号内是机器人协助的对象:
1.诊断机器人(医师)
2.手术机器人(医师)
3.医疗照护机器人(护理人员)
4.远距照护机器人(护理人员)
5.陪伴和治疗机器人(护理人员/物理治疗师)
6.复健及辅具机器人(物理治疗师)
7.给药机器人(药师)
8.移送机器人(医疗辅助人员)
9.清洁消毒机器人(医疗辅助人员)
10.院务服务机器人(医疗辅助人员)
11.微型医疗机器人
其中,微型医疗机器人采用的是控制或是移动的机制。这类型的机器人体积需要小到可以在人体内部移动,和外部交流收集到的体内信息,具有能力移动到目的地,同时具备在达成任务后,安全从人体中消失。这类型的机器人,吸引了许多的研究单位和机构,积极投入这方面的研究。
3. 军事机器人
军事机器人的目的当然是协助军人在争战过程中,如何投入最少资源和最低伤亡人数来赢得胜利。依需求可被归类成下列几项务:1. 战斗任务执行、2. 敌方侦察和监视任务、3. 部队防御任务、4. 战地工程设施建设、5. 部队指挥调度、6. 后勤支援、7. 军事训练。
结语
我们在文中介绍了三种实用的机器人分类方式,分别依照机器人所提供劳务的类型、移动的方式和所应用的产业类型等三个主题来区分。透过有系统的分门别类,提供我们从宏观和微观两个层面来重新认识机器人。
宏观上,经由结构化的分类目录,大范围的对机器人应用领域,有更全面和完整的认识;微观上,深入辨识不同机器人个体间所存在的特征及差异,对于我们学习机器人有很大的帮助。
- 使用 ROHM Semiconductor 的 BD45255 的参考设计
- 具有串行和并行 I/O 的 LTC1418、14 位、200ksps 低功耗 ADC 的典型应用
- CRD15DD17P、480 至 530 VAC、15 W 反激式辅助电源板,基于 1700 V SiC MOSFET
- 万能红外遥控器
- TS4274 5V/400mA固定电压超低压降稳压器典型应用
- 具有 SCSI-2 有源端接的 LT1086CT-5 低压差稳压器的典型应用
- LMV358MUTAG 运算放大器电压基准的典型应用电路
- LTC2633-LI12 双通道、12 位数模转换器的典型应用
- ITM-MKR680,基于 Bosch Sensortec BME680 压力、温度和湿度传感器的开发板
- ADR363A 3V 低功耗、低噪声电压基准的典型应用,具有灌电流/拉电流能力