記者羅欣怡/新竹報導
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還替他取了個帥氣的名字「清華紳士。」
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▲清華大學研發的機器人能如真人般靈活地抽取衛生紙。(圖/清華大學提供)
「太太的一個要求,讓我決定投入機器人的研發。」張禎元笑說,太太有天在電視上看到一個會煮菜的機器人,就說她也想要,「我跟她說那影片是假的,都是動畫模擬出來的,但我也保證會做個真的會煮菜的機器人給她。」雖然是太太的一句玩笑話,卻也讓張禎元著手實現。他說,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」。
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▲清華紳士能做出如真人般的流暢手部動作。(圖/清華大學提供)
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。
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▲清華大學動機系教授張禎元,在科技部輔具計畫支持下,研發出能幫助中風病患復健的鏡像手。(圖/清華大學提供)
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,機器手得要夠「靈活」未來才能抱嬰兒,或為病人及老人拍背、翻身。
台灣將在2026年步入超高齡社會,65歲以上的人口將占總人口五分之一。因此,張禎元希望「清華紳士」機器人未來能在醫療、護理、長照、居家層面全方位幫助長者,「除了醫療照護,最好還能煮飯洗碗。」