跨領域的超能應用 虎尾科大電子系「無心球」智慧機器人團隊

跨領域的超能應用 虎尾科大電子系「無心球」智慧機器人團隊

文/劉翰璋
圖/楊宗曄

來到虎尾科技大學電子工程系的智慧型機器人系統實驗室,這個由王榮爵老師所領軍的實驗室外擺滿了各種工具,其中竟然還有爐灶跟磚頭!外人不禁會疑惑,這裡真的是電子工程系的研究室嗎?走進研究室內,四周放滿了各種機器人,牆上滿滿是競賽得獎證明,而在去年七月,由這間實驗室開發的六足球型機器人──無心球,才在智慧電子系統設計競賽中拿下系統應用組第一名。

左起何懿山、張哲豪、柯存穗、王榮爵、買友嘉、丁彥丞、謝坪錡
左起何懿山、張哲豪、柯存穗、王榮爵、買友嘉、丁彥丞、謝坪錡

多型態結合,適應環境游刃有餘

王榮爵老師與學生張哲豪在受訪時驕傲地表示,球型機器人或是六足機器人在臺灣已有不少團隊著手開發,不過少有將兩者結合的案例。國外雖有類似案例,但功能不像無心球那麼多,在臺灣他們則是第一個從事研發的團隊。王老師表示,實驗室成立七年,期間開發過四足機器人、六足機器人、蛇型機器人以及球型機器人等不同種類的機器人,經驗豐富。談起六足球型機器人的發想緣由,老師表示,他不喜歡學生作別人開發過的作品,所以當初與學生在收集資料上花費了相當多的時間,直到在網路影片上看到類似的玩具,才觸發了開發無心球的靈感。

開模需要額外的成本,因此團隊最初甚至自行切割地球儀,作成無心球的第一組外殼。
開模需要額外的成本,因此團隊最初甚至自行切割地球儀,作成無心球的第一組外殼。

六足球型機器人?張哲豪解說,六足機器人的優點是可以克服各種困難地形,設計較為容易,而且當其中一足故障時也不會導致失能,但足型機器人的缺點就是移動緩慢。相反的,球型機器人則具有較高的移動速度,但能發揮的地形相對比較侷限,將六足機器人與球型機器人結合起來,正好能互相彌補彼此的缺點。王老師也補充,開發機器人時,常模仿動物運動方式作為研發基礎,以目前來說演化最好的是昆蟲,移動模式較穩定,所以才以六足作為機器人的步態設定。

跨領域的心血結晶

開發機器人所牽涉的領域非常廣,包含電路開發、軟硬體與韌體的製作,還有像是機械結構、力學等領域,前者是電子工程系擅長的專業,但遇到跨領域的知識該怎麼辦呢?為了能夠設計出更好的作品,張哲豪與團隊夥伴也會利用時間到學校相關科系旁聽,像是機械設計系、機械與電腦輔助工程系等,來彌補實驗室在跨領域知識上的不足。但有了專業知識就夠了嗎?聊到在設計上遇到的困難,哲豪表示這個題目非常有趣,無心球的六足設計為放射狀,不像昆蟲是對稱的結構,所以在步態調整上花費了非常多的時間,但同時因為是放射狀的設計,在移動上面又比傳統六足機器人更為靈活。

王爵榮老師也說,無心球在球型與六足型態之間的轉換、馬達扭力的挑選上,學生也花了很多精神嘗試,一開始由學長發想並且帶領團隊執行,最後學長畢業,由學弟繼續開發,這個作品前後醞釀了三年多才有現在的成果。

在這次比賽當中令哲豪印象比較深刻的是,有一位評審問了關於步態的演算法,這在一開始是沒有預想到的,但因為平時訓練紮實,還是順利地回答了評審出的難題。哲豪認為技職體系的學生在實作上有很大的優勢,除此之外,透過比賽經驗的累積,也可以增進自我的口語表達能力。王榮爵老師提醒技職體系的學生不要妄自菲薄,常常會有學生認為臺大、清大遙不可及,其實願意投入心力,就讀什麼學校並不會決定一個學生的成就。

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