清華機器人有雙溫柔手 醫療照護都上手

【記者戴聖峰/新竹報導】
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機械手臂已普遍應用於生產製造,但若要應用於護理及復健,則必須突破手部動作不夠靈巧的瓶頸。清華大學動機系特聘教授張禎元領導跨域研究團隊,結合AI人工智慧、生物力學與人因工程,研發出有視覺及觸覺、可模仿人手細緻動作的機器人,能像真人一樣抓球、抽衛生紙。

清華大學校長賀陳弘將這個百分之百台灣設計、製造的擬人雙手機器人命名為「清華紳士」(Tsing-Hua Gentleman),期許他能以精巧溫柔的動作(gentle touch)成為機器人界的醫療照護先鋒。

清華紳士配有一「硬」一「軟」的雙手臂,「硬」手有力,「軟」手則要夠「軟Q」。張禎元坦言,軟要比硬還難得多,比如應用於新冠肺炎的採檢,機器手得把棉花棒伸進人的鼻孔或咽喉,「動作要輕柔且準確,感受到一定的回饋力道就必須收手,否則就可能破皮流血。」

張禎元解釋,清華紳士的軟性手模仿人類的手指關節設計,使用氣壓傳動來控制手指彎曲動作,並採用獲得美國專利的演算法晶片來感測手指受到的回饋力道,並進行精準的角度測量。

一般機器人抓球或握飲料瓶是機械性地五爪開合抓握;但清華紳士的動作則近似人類般流暢,靠的是先將人類的動作數位化,再一步步教給機器人重現。張禎元指出,機器人雙手要做到如人手般靈活,未來才能抱嬰兒,或為病人及老人拍背、翻身。

「清華紳士」是清華大學動力機械、電機、資工教授跨領域合作的結晶,張禎元負責機電整合與結構設計,機器人的「腦」則由資工系教授金仲達、副教授黃稚存、副教授朱宏國以及電機系特聘講座教授吳誠文、教授劉靖家主導研發。應用於清華紳士的多項關鍵研發突破,也獲未來科技獎、國家新創獎等大獎肯定。

此外,張禎元也特別感謝科技部半導體射月計畫的支持,及工研院機械與機電系統研究所合作開發七軸機械手臂。