臺師大CIR Lab 讓機器人從自動化 走向自主學習

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人工智慧技術的巨浪為機器人注入了新元素,國立臺灣師範大學計算智慧與機器人實驗室透過前瞻AI設計與應用框架,讓機器人從自動化邁入自主學習的新境界。

臺師大計算智慧與機器人實驗室(Computational Intelligence and Robotics Lab ,以下簡稱 CIR 實驗室)接受科技部全球事務與科學發展中心專訪,分享研究團隊如何攜手產學、跨域合作。

跨域合作  機器人走向自主學習

CIR實驗室由臺師大電機系三位老師共同擔任指導教授—IEEE Fellow王偉彥教授、IET Fellow許陳鑑教授和蔣欣翰教授,實驗室致力於設計與實現「由人類動作演示引導機器人學習之方法與系統」,也就是讓機器人能進化到自主學習。研究領域包括:智慧型系統、類神經網路、模糊系統、演化式計算、數位控制系統、移動機器人導航技術以及演示學習型機器人系統。

許陳鑑解釋,傳統工廠裡多數機器人是透過程式編輯或是教導板,準確重複執行特定工作。一旦工作環境有所改變,工程師就得重新編碼或透過手動引導機器人進行調整,不僅耗費人力也增加建置成本;因應低量自動化與自造系統的發展趨勢,若開發更加直覺式的設計方法,讓機器人有自主認知能力,就能舉一反三,彈性應變。

王偉彥表示,CIR實驗室於民國96年(2007年)成立之初,即設定機器人自主學習作為研究方向,直至2017年,人工智慧應用在全球受到極大關注,「深度學習」成為當今顯學。

如何教導機器人學習?王偉彥強調,智慧機械需延伸結合其他領域,才能更加蓬勃發展。因此研究團隊不僅積極與校內的光電、車輛等學程合作,也教育學院、藝術學院進行跨領域研究,讓機器人學習更能模擬人類心智。

全球最小AI晶片  讓電子產品AI化

過去三年內CIR實驗室三位指導教授執行的研究計畫、亮點成果包括演示學習機器人系統、履帶式自主行動機器人等共有19項,總研究經費達新台幣3,300萬元以上。王偉彥表示,CIR實驗室的特色之一就是團隊合作,許多有創意的研發成果,都是透過團隊腦力激盪過程中產生。許陳鑑則以前交通大學張懋中校長名言「同行致遠Act Together, We Go Far!」來形容團隊彼此的合作。

其中研究團隊與晶片業者攜手於2018年發表長、寬僅0.7公分、全球最小型AI晶片「AI Mipy」,2019年則發表該晶片的「終端產品AI驗證開發板」,可成功融入各項電器,直接讓電子產品AI化。

王偉彥表示,現在的人工智慧演算都必須要透過後端的大型電腦去執行程式才能發揮效能,如果發展成晶片,就能脫離筆電或是大型電腦,獨立執行,降低成本並減低耗能,因此將來的設備與產品就可以單獨使用晶片,來完成人工智慧的任務,是相當大的創舉。目前推出的開發板,以攝影機作為輸入端,把功能聚焦在圖像辨識,未來可運用在智慧型監控,讓工廠生產更智能,亦能補足長照中心照護人力短缺的問題。

人機協作成趨勢 強化人才培育

面對高齡化、少子化的世代,加上新冠肺炎疫情帶來的斷鏈、缺工和無接觸商機發展,擁有認知能力的智慧機器人,更可以適應各種生產環境,協助人類完成困難或是不符合人體工學的任務。

展望下一階段的智慧機械發展,許陳鑑分析,人機協同作業將是未來趨勢,協作機器人可與人類一起工作,負擔更靈活、彈性的任務,滿足少量多樣的生產需求,因此確保協作型機器人在工作場域的安全性,勢必成為重要議題。CIR實驗室接下來將持續深化「手勢辨識」、「自然語言處理」、「適應性夾取策略」等相關研究,優化人類與機器人之間的互動協作,提高生產效率,透過感測器融合技術,建置安全的人機協作場域,避免意外事故的發生。

人才培育亦關乎機器人產業能否長期穩定發展,王偉彥指出,CIR實驗室強調理論與實作結合,讓研究生透過參與專題競賽,培養深厚的實作能力,和產業界產生更多的連結;也期許這些研發成果亦能擴充到前瞻研究,讓有競爭力的技術,發揮學術、產業、創業的價值。
 

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