互動式機械手臂 Interactive arm robot

playrobot 飆的解決方案

一、相關產業

互動科技、機械手臂、遠端監控、人機介面

二、相關零件

三、簡述

我們對此案的創意構想源自於互動與科技的結合，我們在花博未來館裡面看到許多創意的想法，是將科技與互動藝術的元素互相結合，結果不但可以讓科技的效果發揮得淋漓盡致，也同時讓參與的來賓觀眾沉浸在充滿未來與科幻的夢境效果，讓觀眾有身臨其境並且留下難忘的回憶。
根據以上的經驗，我們提案將原先只是固定在原處，並且重覆進行同樣的動作的機械手臂，賦予每個來賓能親身體驗的創意，並增添互動的功能，讓觀眾能更拉近與展品的距離。

  • 首先，我們在展示機櫃的前方安裝一個紅外線或超音波的感測器，當有來賓聚集在展櫃前方時，感知器會啟動機械手臂的”歡迎動作”，並開啟語音發話功能，此時可以讓周遭的來賓第一眼就觀賞到我們的手臂。
  • 接著，我們利用機械手臂的運動功能，設計一段”機械手臂的舞蹈”，可以讓來賓在目光注視本展品後，隨即來一段放鬆的舞蹈曲目，並且搭配多關節機械手臂的機構與運動的特性，我們特地設計一段機械舞，充分展現機械的力與美的結合，再配合音樂的律動，讓生硬的機械結構，瞬間變成柔美與旋律的運動象徵。
  • 我們在互動方面，也另外增添一個新功能，就是結合目前平板電腦與智慧型手機的自動手寫辨識的輸入功能。只要觀眾在展櫃前方的觸控螢幕上，用手寫下中文字，我們的機械手臂，便會將該中文字寫在前方的觸控螢幕上。特別是，這個功能可以讓大朋友與小朋友都可以嘗試，當辨識完成後，更可以看見手臂一筆一畫的將文字寫出來。

以上的創意構想，可以讓工廠專用的機械手臂，不再是一個讓人刻板與單調的自動控制機械產品，它可以替人類帶來生產製造上的服務也可以帶給人們趣味與美好記憶。

四、規格與設計圖

機械手臂的工程三視圖(單位 : mm)

電容筆握持機構

機械手臂各種運動角度的示意圖

展示機櫃

系統電力配置

  1. PC共有兩台，每台PC的電都可以經由UPS電力供應，當展場每天上午 8:00送電後，我們的PC會內定”自動開機時間”在 AM8:30，也就是說，當AM8:30，PC(1)與PC(2)就會自動開機。
  2. 反之，關機的動作，會在展場每天下午5:00關閉總電源後，兩台電腦會藉由UPS的”自動斷電”功能，執行安全的關機作業。

五、相關機構與展品規格、功能、設計說明

5-1. 互動感應裝置

使用超音波感測器，主要功能是可以感應正前方是否有物體接近；（貼上感應/距離圖）感應距離設定在前方l米的位置，當有人靠近時，手臂開始一段舞蹈動作，此舞蹈動是以手臂5個關節的自由度去運轉，預計編排10~15秒的律動，也可以控制固定在手臂上的LED發出不同顏色，增加吸引力。在展示空間安全範圍內我們放入前，後，左，右，上，下，中等空間運動，配合慢歌輕快的曲目，當舞蹈完成後，手寫觸控螢幕方可輸入辨識文字。當文字辨識出來後，機械手臂會收到命令，並執行寫字的動作。

5-2. 機械手臂單元

手臂會根據辨識文字的結果，最慢在2分鐘內完成一個文字。機械手臂寫完後都會回到待機位置，期間寫文字的新命令並不會接受，必須等到手臂確實寫完後才會執行。當前方超音波不再偵測到物體時，手臂就會停止。

5-3. 觀眾的觸碰螢幕單元

7”手寫處控螢幕，採用最新的平板電腦，並安裝本公司自行開發的手寫辨識軟體，可以自動辨識來賓手寫的文字。當手寫辨識不清楚或無法辨識時，也會出現提示訊息要求觀眾再寫一次。

5-4. 互動式手臂觀眾操作流程圖

觀眾操作流程

六、影片展示

七、參考資料