先進智慧機器人技術

與產業發展

傅立成

智慧型機器人及自動化實驗室

國立台灣大學資訊系、電機系、

近代工程技術討論會 2016.10.24~25

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I, Robot Terminator Robotcop

Number five & Wall-E

現代科幻影片

BB-8

機器人的定義

可程式化、多功能的機械手臂，透過彈性的程

式設計用以搬運物料、零件、器材等以執行各

式的工作 (RIA, 1985)

感知(perception)與動作(action)間的智慧連結

(Brady, 1985)

一個能從環境中萃取資訊的機器，藉以從事有

意義及安全的移動 (Arkin, 1998)

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RIA : Robotics Industries Association

工業機器人(機械手臂)

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1961 ~ now

工業 4.0 : 智慧工廠5

工作型機器人 具有一種或多種獨立操作能力，例: Roomba

遠端擬真或遙控機器人

透過機器人媒介執行工作，例:手術機器人

社交型機器人

強調與人的互動極為重要，甚至具有相當自主性及社交智慧性，例:

接待機器人

6服務型機器人

現今的機器人技術與產業

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機器人技術與產業

由於近年來軟硬體技術逐漸普及，機器人技術已漸趨成熟

馬達致動器、精密感測器等硬體零件

運動控制、定位、導航等移動技術

視覺、語音辨識等感知能力

深度學習

機器人產業將迎來快速成長的時期

北美機器人市場已連續兩年創下歷史新高

經濟大國皆已投入鉅資進行智慧機器人相關研究

2016年全球機器人新創產業之投資額已超過一億美元

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工業機器人—產業發展趨勢

國際機器人協會(IFR)預測2015-2019年市場將

持續成長

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工業機器人—未來發展方向

操作安全簡單：人性化之人機合作能力

(collaborative robot, cobot)

設置容易：可依需求變更功能之模組化機器人

(modular robots)

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Baxter, by Rethink Robotics

UR, by Universal Robots

服務型機器人—產業發展趨勢

為目前快速發展之新興產業

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服務型機器人—未來發展方向

多用途移動平台：

倉儲運輸系統(Logistic systems)

自動導航載具(Automated guided vehicles)

保全巡邏系統(surveillance and security robots)

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TORU, by Magazino K5, by Knightscope

Kiva : Amazon自動化倉儲運輸13

Amazon 無人運送飛機14

Tally：超市貨架管理15

服務型機器人—未來發展方向

社交型機器人：

詢問台服務(Information provider)

導航帶位(Guide)

安養中心門房(Concierge)

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SAM, the senior

center concierge by

Luvozo

TAWABO, the

tour guide robot

at Tokyo tower.

HOSPI-Rimo, the

hospital guide robot

by Panasonic.

Hen-na Hotel: 機器人旅館

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Lowebot：機器人店員18

Botlr : 旅館機器人19

生活及醫療照護輔助機器人：未來20年將大幅成長

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服務型機器人—未來發展方向

Ginger, a medical assistant by MIT

CSAIL

Human Support Robot, by Toyota

生活和醫療看護機器人

RP-VITA

遠端看護代理人

即時團隊看護能力

醫師、護士、藥劑師等可同時遠端協作看護

雲端看護協助 提供即時的患者資料傳輸、監控與評估

患者-家屬-醫師三方同步溝通

家族成員也能同步與醫師進行遠端通訊

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醫院看護型機器人 - RP-VITA 22

RIBA

看護協助機器人

動物般的外型 降低阿茲海默患者面對機器人之心理壓力

協助行動不便受護者上下輪椅

生活和醫療看護機器人23

居家、醫院看護型機器人 - RIBA24

Cyberdyne 機器人輔助衣25

復健機器人- NTUH-I

26

助行機器人 27

台大醫院實測適用於帕金森氏症患者

28

Kazuyoshi Wada and Takanori Shibata,”An embodied cognition approach to mindreading skills for

socially intelligent robots ,” IEEE Transactions on Robotics, vol. 23, no. 5, pp. 972-980, 2007

Reactive Behavior

Proactive Behavior

Generated and planned by its

internal stimulation states, desires,

and rhythm.

Physiological Behavior

diurnal rhythm, such as sleep

照護與陪伴機器人

Paro

照護失智傾向的機器人29

最近有利於機器人發展的高科技

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31

CPU

DRAM

Kinect

GPU

RGB-D Camera

(structured light)

Robot hand

that feels

Frubber & Electric

Skin

不斷進步的硬體

人工智慧 (AI) 的復甦 ?

一種讓機器表現像人的科學 :

類人的思考

類人的行動

理性的思考

理性的行為

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目前人工智慧的進展

語音合成、辨識與瞭解

very useful for limited vocabulary applications

unconstrained speech understanding is still too hard

電腦視覺

works for constrained problems (hand-written zip-codes)

understanding real-world, natural scenes is still too hard

學習

adaptive systems are used in many applications: have their limits

規劃與推理

only works for constrained problems: e.g., chess

real-world is too complex for general systems

總體而言

many components of intelligent systems are “doable”

there are many interesting research problems remaining

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Alpha-Go34

學習的躍進 35

深度學習

分類器

感知樣型(Pattern)的學習36

Chair

學習辨識物體 如何辨識一特定物體 ?

Learning techniques permit the robot system to form its own recognition strategy

利用大量標註過的圖片資料進行督導式學習

Neural networks

Decision trees

::

::

人類表情的分析37

社交互動式機器人38

能遵循人類社交生活之規範、且擅長與人溝通、互動之服務型機器人

“專注” 機器人

Robot focuses on the user or the task

Attention forms the first step to imitation

“情緒” 機器人

Robot exhibits “emotional” responses

Robot follows human social norms for behavior

Better acceptance by the user (users are more forgiving)

Human-machine interaction appears more “natural”

Robot can influence how the human reacts

社交型機器人–現有平台

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Some commercial robots have been developed

as companions and personal assistants.

39Pepper

JIBOBUDDYZenboRoBoHoN

陪伴機器人 – Pepper

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結 語

機器人全球市場持續成長，若能盡早掌握先進智慧機器人技術，將能建立業界領先地位

為數不少的「智慧服務型機器人」極有可能於不久的未來走入人類生活，建立服務型機器人新產業

「社交互動式機器人」將伴隨機器人科技、人工智慧(AI)、深度學習等技術的成長而崛起，未來成為人類的新伴侶

全世界已開發國家皆面臨老齡化社會的來臨，利用機器人提供新型態的「健康照護」可能是未來的新商機

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謝謝聆聽、敬請指教 !

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