網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策

0

0
0

文字

分享

0
0
0

用腦波控制的機器人尋寶遊戲──「Treasure Hunting Robot」

馥林文化_96
・2013/02/26 ・2143字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 523 ・七年級

採訪/顏妤安‧攝影/張裕民

「Treasure Hunting Robot」為工研院的今村謙之先生自行設計製作的機器人尋寶遊戲,曾在2012 Android開發者高峰會、2012嵌入式Linux歐洲年會、2012美國灣區Maker Faire、新加坡及香港Mini Maker Faire等國際場合中公開亮相。今天就讓我們直擊今村謙之先生位於新竹的工作室,為你進行「Treasure Hunting Robot」的第一手報導!


「Treasure Hunting Robot」與其製作者今村謙之。 


「Treasure Hunting Robot」主要分為三個部分(二足機器人、核心裝置、腦波控制器)。

今村謙之先生目前任職於臺灣工業技術研究院(ITRI),負責Android用測試裝置的開發、Android移植技術支援與諮詢等Android相關事務,居住於東京時創辦了日本最大的Android社群「Japan Android Group」,同時也是OESF嵌入式自由軟體聯盟的常任理事,以及SIProp開發者社群的創辦人。而這次要介紹的「Treasure Hunting Robot」正是今村先生結合Android、腦波控制器與二足機器人所設計出來的擴增實境遊戲。

「Treasure Hunting Robot」總共分為三個部分:第一個部分是包含了腦波感應器、顯示螢幕與體感偵測器的頭戴式腦波控制器,第二個部分是穿戴在身上的核心裝置,第三個部分則是負責進行尋寶任務的二足機器人,以下將針對各部分進行介紹與製作說明。

頭戴式腦波控制器:腦波感應器+顯示螢幕+體感偵測器

頭戴式裝置的部分又分為三個部分:分別應用了MindWave腦立方的腦波感應器、日本Brother工業所開發的AiRScouter視網膜螢幕,以及ASUS的Xtion體感偵測器。

裝置的運作方式是透過Xtion體感偵測器的攝影鏡頭來偵測並計算機器人的所在位置,然後將其位置顯示在AiRScouter視網膜螢幕的寶藏雷達上,使用者再透過控制腦波的方式來使機器人移動。腦波感應器的畫面由上到下劃分為上(腦波激烈區)、中(腦波活躍區)、下(腦波放鬆區)三個區域,將腦波控制在上方機器人便會左轉,中間為前進,下方則是向右轉。操作者必須控制機器人抵達雷達上的目標位置,才算是完成任務。


腦波感應器的畫面分為上、中、下三個區塊,將腦波控制在一定的區塊內以操控機器人的行走方向。

核心裝置:Pandaboard

「Treasure Hunting Robot」使用德州儀器公司(Texas Instruments,簡稱T.I.)的Pandaboard開發板搭配Linaro所開發的Linux發行版軟體介面(包括 Android 及 Ubuntu),來作為整個裝置最主要的控制核心,Pandaboard的設定方式如下:

安裝Linaro/Ubuntu11.10
-從Linaro下載操作手冊

下載並設定Linaro/Android11.10
-取得程式碼。請見「如何建置開發環境(How to Make the Build Environment)
-編輯「.repo/manifest.xml」檔案。
-執行「repo sync」指令以取得變更完畢的程式碼。
-編輯「kernel/」。
-建置Android。

設定雙系統(Dual Boot)環境
-從Linaro/Ubuntu安裝「uInitrd」至Linaro/Andorid Kernel。
-重置「boot.scr」。
-複製Android的Kernel。
-複製Android的UserLand。

*注意:請將UUID(通用唯一識別碼)變更為你在Linaro/Ubuntu根分割區的UUID,例如「ls -l /dev/disk/by-uuid | grep sdb2」。

變更Linaro/Ubuntu的設定
-刪除「GUI」軟體。
-設定Wi-Fi。
-設定USB FS。

設定完成並啟動電源後,Pandaboard上的指示燈便會亮起。仔細看照片的話會發現Pandaboard上還安裝了一個風扇,今村先生表示:「這是由於臺灣天氣比較熱,安裝用來散熱的。」Pandaboard後方的提包中則放著電池盒。

「Treasure Hunting Robot」使用Pandaboard作為核心。

二足機器人

※本文中所使用到的程式碼資源皆可由https://github.com/OESF/TreasureHuntingRobot程式庫中下載。

二足機器人的部份所使用的是日本KONDO進藤科學的KHR-3WL機器人,其設定方式如下:

設定Wi-Fi
-登入「KCB-3WL」控制板。
-執行「sx_console」指令。

設定控制機器人的程式
發送「Rcb4UdpServer」。
-設定自動執行。

設定機器人的動作
-將「RCB-4HV」連接上你的電腦。
-啟動「HeartToHeart4」。

設定完成之後,你還得先完成另一項工作才能讓機器人真正地在「Treasure Hunting Robot」中發揮尋寶的功用,就是利用OpenNI[*4],透過Xtion的攝影鏡頭讀取並建立深度影像,再結合NITE的應用,對機器人進行骨骼追蹤的動作。其軟體設定方式如下:

啟動Linaru/Ubuntu

建立目錄
-使用mkdir指令建立目錄。

設定「OpenNI & NITE」binaries
-從程式庫取得「OpenNI & NITE」binaries。
-進入TreasureHuntingRobot /「src」→「primsense」→「package」取得「openni-bin-dev-linuxarmv1.5.2.4.tar.bz2」、「sensor-binlinux-arm-v5.1.0.22.tar.bz2」及「nite-bin-linux-arm-v1.5.0.1.tar.bz2」檔案。
-安裝「OpenNI & NITE」binaries。

編譯「NiSkeletonServer」
-進入TreasureHuntingRobot程式資料匣點選「src」→「primsense」→「config」下載config檔案程式庫。
-建立原始碼。
-設定自動執行,編輯「/root/bashrc」。

這樣一來就完成骨骼追蹤視窗的軟體設定了。接著你就可以利用OpenNI加上NITE 來追蹤機器人的骨骼, 再在雷達畫面上替機器人定位。機器人移動的方向則是由機器人自己計算過後再回傳至雷達。至於在Android中需要使用到的媒體介面, 則使用OpenFrameworks來製作完成。

現在一切都大功告成了,快點啟動你的「Treasure Hunting Robot」來進行一場刺激的機器人尋寶遊戲吧!

機器人骨骼追蹤軟體畫面。

寶藏雷達上會顯示出機器人的位置、前進方向(箭頭處)與寶藏位置(星號處)。

 

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版 2013/3月號

文章難易度
馥林文化_96
54 篇文章 ・ 6 位粉絲
馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/


0

12
5

文字

分享

0
12
5

揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

文章難易度
科技魅癮_96
15 篇文章 ・ 12 位粉絲
《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》