我們也有機器人

採訪/撰文 張國儀

去年(民國九十六年）九月中旬，由電機系傅立成教授團隊所研發設計的臺大機器人一號正式在眾人面前亮相，博取了各大媒體的焦點。這台會說話、會導覽的機器人一號，讓大家更具體地看見了未來機器人在日常生活中可以發揮的輔助性功能。當然，這只是機器人功能的鳳毛麟角，相信看過電影『機械公敵』的人，都能想像出更多使用機器人代勞的事項。

其實，在土木系，我們也正進行著智慧型機器人的研究。2006年初，電腦輔助工程組(CAE)設立了 “CAE Robot Lab”，針對工程模擬與機器人於工程中之輔助功能等主題，進行相關研究。而在2007年11月19日，臺大土木系更與明新科技大學簽訂了合作備忘錄，將結合雙方在電腦輔助工程與非破壞檢測之經驗，共同合作開發應用於土木營建相關產業之智慧型機器人。CAE Robot Lab目前共有十名成員，分別是臺大土木康仕仲教授、謝尚賢教授、劉寅春博士、明新科大張家瑞教授，以及四名分別負責軟體與硬體開發之臺大土木碩士班研究生（洪偉瀚、古凱元、林秉宏、曾源緒），及兩名明新科大營管所碩士班研究生（劉姵君、黃遵成）。

首先要說明的是，所謂的『機器人』，其實是英文 “robotics”的翻譯，而這個英文字所代表的，並非真的是一個可相對應的『人』，而是『機器人方法學』。也就是說， “robot”不一定具有人形，卻是可以藉由輸入特定指令而進行某些行為動作的物件。換句話說，我們也可以將機器人視為電腦，只不過，這是一台可以聽從指令，在實體世界中感知並做出實際動作的電腦。

在工程進行之中，許多動作都由人來操作，除了勞力成本的耗費，以及可能遭遇到的危險情況（例如探勘下水道吸入沼氣、開挖隧道時坑道崩塌等）之外，也無可避免地會產生某些人為的主觀誤差，這在需要精密數據來做計算的檢測當中，更是一個有待解決的問題。目前由CAE Robot Lab所進行的研究中，主要便是以開發一可進行道路鋪面檢測之智慧型機器人為重點。

CAE Robot Lab核心成員之一的明新科大張家瑞教授，本身專長即是道路鋪面檢測及相關儀器之開發，在與專長於工程模擬之康仕仲教授腦力激盪之後，確定開發道路鋪面檢測機器人實為可行，除了參與交通部運輸研究所之合作計畫案外，也獲得國科會為期三年之研究計畫，同時得到了明新科大與臺大兩校之大力支持，進行開發道路鋪面檢測機器人。

左：張家瑞教授；右：康仕仲教授

張家瑞教授解釋道：「一般的鋪面檢測，主要在檢測道路的三種特性，一為其服務性，二為其結構狀況，三則為其防滑狀況。而目前開發之道路檢測機器人，則鎖定以道路之服務性為主要檢測方向，也就是說，其要檢測的是路面的平坦程度及表面破損狀況如坑洞、修補、裂縫等。其主要目的是希望以機器人來執行智慧化的檢測作業、增加檢測的精準度，並減少勞力工作。」

康仕仲教授則是這麼說的：「以電腦輔助工程的角度來看，機器人可即時感測實體世界的訊息，並將電腦中的計算結果，以動力的方式反映到實體世界。以道路傳統的檢測方式為例，通常分為蒐集資料、分析資料，及路面維修養護決策三個非同步的步驟。但若交給機器人來處理，理想中這三個步驟可以以近乎即時的方式完成。簡單來說，機器人結合了軟體與前後端的硬體，中間的軟體部分是CAE所熟悉的，我們希望能將研究領域延伸至硬體部分控制。」

當然，這樣的開發有各式各樣的應用層面。在十一月底所舉行的「智慧型機器人於土木營建產業應用討論會」之中，邀請到了業界知名工程公司及顧問公司來參加，與會人士也都熱烈地討論了目前所需，及未來可能發展的方向。但是，畢竟，這是一條相當漫長的道路。工程界在機器人的開發上，已陸續進行了超過二十年之久，到目前為止卻尚無顯著的成果，部分原因在於最初的研究人員都著眼於開發一個具有完整功能的『專用』機器人，但這個目標的困難度及成本皆過高，著實不易執行。這一次，CAE Robot Lab的道路檢測機器人，卻是採取不同的策略，先由特定的一項功能開始，進行模擬、開發、測試，最後製成成品。在過程之中，逐漸累積各種經驗，並使用開放的平台隨時增加或升級機器人的功能，如此一來，即便一時之間不能擁有完整功能的機器人，但過程中所開發出的演算法及半自動化功能，亦都能輔助現有的檢測機具，不僅能發揮現有功能，更具有未來擴充之彈性。這，也就是所謂的模組化概念。

座談會中，康教授介紹目前之機器人原型	與明新科技大學土木系簽訂合作備忘錄

由於機器人造價昂貴，目前此研究以小成本的小型機器人原型為主，進行基本的模擬，並逐步加強開發的能力。期望在一年半後，能開發出道路檢測機器人之實體，並在十年內發展出可於實際道路上執行任務的機器人產品。研究人員強調，機器人一時之間並無法完全取代目前的各種機具及人力，其最重要的功能還是在於輔助現有的工具。但，應用機器人於各項工程操作，絕對是未來不可抵擋的趨勢，且讓我們拭目以待。