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「地震來時就靠你們了!」機器人:「包在我們身上吧!」

鄭國威 Portnoy_96
・2011/03/13 ・2175字 ・閱讀時間約 4 分鐘

身為最容易受到地震侵襲的國家之一,日本恰好也是機器人產業大國,因此為了地震而研發的機器人也非常多,而同樣位在地震帶的加州也是美國高科技系所跟企業雲集區。其他國家也有團隊從不同角度研究災難援救機器人。雖然科學還無法準確預測地震發生時刻,但還是可以從其他面向著手。就讓我們看看日本、美國以及其他國家開發出來的地震專用機器人能夠做些什麼。(資料來源:POPSCI)

RoboCue,東京消防局的援救機器人

雖然這個機器人看起來像是要把受援助者的臉給吃了,但它事實上正在練習進行控制化拯救行動。RoboCue是東京消防局設計來於災區定位並安全帶出災難受害者的機器人,特別是炸彈區域,但也可以用在天災發生時。它使用超音波偵測器以及紅外線攝影機定位受困的人類,然後溫柔地將傷患移上拖車,安全運離現場。配備有氧氣罐。

793公分長的機器蛇

日本首屈一指的援救機器人研究者Satoshi Tadokoro是這個機器蛇的開發者,目標主要放在搜索。這個長達7.9公尺,但只有2.54公分寬的機器蛇靠著馬達推動的尼龍短毛摩擦前進。雖然移動速度不快,每秒約5公分,但卻能在各種彎角轉彎,並爬上20度斜角,或是把自己縮起來以通過小溝,加上配備有如同眼睛的攝影機,這條機器蛇可以將災區內部的情況傳送給外頭的援救者。機器蛇在現實生活跟實驗室中都已經通過測試,並曾幫助援助隊伍在佛羅里達一個倒塌的停車場中進行任務。

安全爬行機器人

雖然看起來很像移動的棺材坦克,這個爬行機器人其實是救命之星,他能安全運送一個人逃出生天。這個機器人由日本橫濱警察署開發,能夠在內殼裡載運重達114公斤的單人安全離開。它配備的搜索功能只有標準的紅外線攝影機,但可以作為極為安全的遙控擔架。內部還配備有偵測器可以監控傷患的血流情形跟其他重要生理徵兆。

滑行援助機器人

東京工大教授Shigeo Hirose(廣瀨茂男)發明了三種不同的援救機器人,每一種都有不同針對用途。第1種是蛇型,側邊有輪子,不管哪一面靠地都能夠持續移動。

第2種也是蛇型,但是側邊用得不是輪子,而是履帶,外部構成也比較堅硬,可以防砂塵跟防水,適合更艱困的情形下使用。

然而最特別的是第3種,也就是最上面那張圖裡頭的四足機器人,它能夠視狀況判斷要用步行還是滑行方式移動。在崎嶇不平的的環境中,用步行,但在平坦的表面則用滑行,可以大幅減少能源消耗而且更快、更穩定。滑行的樣貌就跟人類溜冰一模一樣。

呼吸偵測機器人(千業工大)

Quince是一個小而巧的機器人,由千葉工大製作。大小類似小孩的玩具車,配備四組輪子跟履帶,還有6個電動馬達。他的動力手臂可以打開門把,遞送食物或其他物資。但最特別之處在於他的偵測器-紅外線加上二氧化碳偵測器,可以偵測人類呼吸跟體溫。

用Kinect改裝的援救機器人(英國華威大學University of Warwick)

還有Kinect辦不到的事情嗎?3月初,英國華威大學的學生開發了一個以Kinect作為偵測器的地震機器人,取代了昂貴的且只有平面偵測能力的雷射廣域搜索LIDAR技術。Kinect可以提供適當的3D景深圖像,對於援救者找到受困災民非常有用。這個機器人並非用來援救,但可用於偵察,能夠進入人類偵察員不能進入的地方。

人型BEAR醫療機器人(來自Vecna Robotics)

BEAR (戰場撤離協助機器人Battlefield Extraction-Assist Robot)是美國Vecna機器公司的產品。是目前看到最具人型的機器人,設計來替代人類士兵,而且更強壯、適應力強。它的每條腿由兩組獨立的履帶構成,可以進行各種特殊行動,改變高度,用「膝蓋」或是「臀部」站立。Vecna希望美軍會在各種危險情況下採用BEAR。

幾乎摔不壞、超級便宜的機器蟑螂(柏克萊加州大學)

昆蟲世界是機器人工程師的靈感溫床,甚至已經有人將機械跟昆蟲合在一起,不過現在要介紹的這隻Dash是單純的機器昆蟲。超便宜、超耐用的Dash靈感來自於蟑螂,每個成本不用1美元,僅僅用壞掉的手機跟其他電子用品零件組裝而成,主體用得還是厚紙板。配備低畫素也低價的手機相機跟無線網路晶片,移動起來非常靈活跟快速,每秒能夠移動150公分以上,而厚紙板構成的主體幾乎摔不壞,從十樓窗戶往外丟,著地之後還能繼續爬。對於經費有限的援救團隊來說,Dash可以考慮一下。

相關標籤: 日本 機器人
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所有討論 2
鄭國威 Portnoy_96
241 篇文章 ・ 317 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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「數」養生活就從今天開始!談談數學教育的跨領域思維 ft. 數感實驗室賴以威老師【科科聊聊 EP.58】

PanSci_96
・2021/09/24 ・2816字 ・閱讀時間約 5 分鐘

賴以威老師近年來不餘遺力的推廣數學教育,他與數感實驗室的團隊前進校園,設計好玩好學的國小實驗課、以身作則的舉辦教師研習、還配合國中課業需求推出必修課與題本,業務早已超過數感實驗室剛成立時的規模。一路走來雖然秉持一貫的教育理念,但在教育現場實現了多少?改變了什麼?本集泛泛泛科學邀請賴以威老師談談數學教育的探究、實作與跨領域思維!

不餘遺力地推廣數學教育的賴以威老師。圖/賴以威 提供
  • 02:03 數感實驗室的數學教育

數感實驗室」一開始是賴以威老師與太太 Stacy 於 2016 年成立的粉專,主要刊登數學文章,不過後來發現都是大人在看,粉專並沒有適合小朋友的數學教育,夫妻倆便著手開發好用、好學、好玩的數學課程,從知識切入,跨領域整合數學、科學、歷史、人文、藝術等領域。

延伸閱讀:數學風箏│巨大化,正四面體風箏!在家防疫DIY【數學實驗課】國小數學實驗課 秋季視訊班

開發好玩又好學的數學課程。圖/賴以威 提供
  • 05:50 以威老師如何做到跨域整合?

以威老師表示最原始的動力當然是興趣使然,除此之外還跟他在博士班培養出來的能力有關:研究方法、定義問題、找資料、實現概念,這些能力不僅限於研究,更一路演變成他後來從事科普的技能。下關鍵字、判別可信度、延伸搜尋、產生內容…這些都需要經驗累積。「只講科學不講故事很可惜」,他認為科普內容都要帶出科學背後的意義,所有科學事件都是一個故事,可以多面向探討,自然而然的做到跨領域。

  • 11:20 108 課綱期望學生達到的素養是否太強人所難?

以威老師坦承 108 課綱講求的探究活用精神是他到研究所才掌握的能力,這樣要求國高中生似乎其困難。但是以前的教學觀念不一定要蕭規曹隨,小孩能否學會什麼都是可以討論的,「探究活用」是看待知識的態度,的確有可能在國高中階段就學會。

延伸閱讀:數感盃

  • 16:12 我們該以什麼態度看待新課綱?

如果我們把新課綱定義為培養好奇心,為了滿足好奇心,學生必須主動探究知識,而不是被動學習。好奇心就是這個時代學習的重要因素。當課堂不再是知識的唯一管道,老師不一定得擔任教學角色,當老師必須做的事變少了,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。

老師不一定得擔任教學角色,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。圖/賴以威 提供
  • 18:21 實務上有這麼理想嗎?

在數感實驗室舉辦的教師研習中,團隊遇過非常積極的老師、也遇過只習慣過去教法而否定新教法的老師,賴以威覺得這都在所難免,數感只能做更多研習,讓更多老師認同教學理念,並提供材料幫助老師無痛轉換。而家長與孩童方面,偶而也會有人反應都沒算到數學題目,對新教法不甚理解,這些都需要慢慢溝通。參與新課綱的人很多:老師、家長、學生、政府、大學、民間團體…我們都需要勾勒出共同的理想。

  • 23:55 何謂「數感」?

團隊認為數感分成「察覺關聯」與「應用數學分析決策」兩個層次。對不熟悉的人來說還是要輔以大量舉例才有機會了解,對孩童來說得花更多時間領會。所以團隊鼓勵大家來參加數感實驗室的活動,從機器人輸入輸出的參數體會函數概念、蓋紙房子學習錐體柱體與建蔽率、還有這次的四面體風箏與曲線刺繡都是數感的一種!

追蹤:數感活動

孩童正製作的四面體風箏也是數感的一種!圖/賴以威 提供
  • 28:10 人人有數感

Uber 饗食方案划算嗎?集點卡可以省多少錢?股票會賺嗎?人們平日的決策過程都是數感的表現,但是很多人卻把自己會的數學當作常識,自己不會的數學當做數學。其實,只要有算就是數學,意識到更多生活方面都可以應用數學還可以幫助我們過更好的生活。當你不排斥其他領域,就能夠處理更多知識、解決更多問題。

  • 31:57 教學理念與升學表現的平衡

一昧在教學中強調好奇心又太過理想化,尤其國中生有升學壓力必須顧及學業表現。數感團隊也在拿捏,從強調好奇心的數學課向升學的方向靠攏。像是數感的國中課程就有許多建立數學情境的素養題目:講求平均值的區間測速、二十進位的瑪雅數字、正負數計算高鐵票價,這樣同時培養了探究實作的素養也搭配學校課程幫助課業表現。

延伸閱讀:不需要測速照相機就能抓超速?區間測速原理大解析- PanSci 泛科學

  • 38:13 數感實驗室的課程設計

數感實驗室目前堆出的課程有國小與國中兩種,國小數學實驗課以引發好奇心為主,國中必修課與生活情境連結幫助課業提升。

其中九年級非選實戰題考驗著把文字轉換為數學問題的能力,是學生最缺乏也最難教的,甚至很多高中生都還再學習。從這點來看,有老師認為七年級題本也可以給高中生做。當然數感也希望盡快開發出對應完整學程的課程讓所有學生直接使用。

另外題本也可視為科普文章,大人也可以寫喔。y 編回憶起學生時代的題目才發現都沒搞懂,因為以前的教學沒有連續的思維養成,希望現在的題本可以整合以前學習的片段知識。

  • 43:12 更多關於數感的資訊

追蹤數感實驗室官網,獲取精選文章、影片、課程與活動資訊、題本、還有賴以威老師親簽書籍喔!

節目的最後,以威老師也分享疫情期間的線上課程其實比較辛苦,但有些功能如軟體模擬、分組、Jamboard、延伸閱讀等等也是實體課程做不到的。另外線上課程不限地點皆可參加,連家人都可旁聽,這些特性都必須好好把握的。


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