機器人實體圖解

AI×機器人，從零到活用 跨世代的智慧機器人解說書！ 人工智慧來了！ 機器人風潮勢不可擋， 迅速了解AI時代的機器人構造，加以活用！ 從iRobot的Roomba、產業用機械手臂、 外骨骼動力服等作業輔助用機器人， 到具備對話能力的軟銀Pepper、夏普RoBoHoN、 Takara Tomy的OHaNAS等溝通型機器人。 孫正義一手捧紅的Pepper， 雖然不具有移動重物的強勁腕力， 也不能快速移動， 但能透過學習，與人溝通，並擔任櫃檯或導覽。 人類將遭遇危機嗎？ 日本豪斯登堡樂園已出現機器人餐廳， 未來，隨著機器人軟體的進步， 機器人將不只會進行固定作業， 而能夠自行思考、進行判斷，彷彿真人！ 網羅人工智慧結合機器人的構造與進化， 掌握最新資訊！

封面 前言 第1章 機器人的定義與種類 1.1 何謂機器人？ 1.2 機器人的種類 1.3 產業用機器人 1.4 產業用機械手臂與自由度 1.5外骨骼動力服 1.6溝通型機器人 第2章 機器人的應用 2.1 如同人類的機器人「Pepper」 2.2 Pepper誕生的理由 2.3 機器人與情感（1）「情感生成引擎」 2.4 機器人與情感（2）「情感辨識引擎」 2.5 雲端機器人與Pepper的雲端AI 2.6 機器人在看護方面的應用 2.7 機器人在觀光方面的應用 2.8 機器人在銀行方面的應用 2.9 機器人在醫療方面的應用 2.10 三種Pepper 第3章 機器人的基礎技術 3.1 Pepper主要的規格 3.2 Pepper的頭部 3.3 Pepper的胸部 3.4 Pepper的腳部 3.5 Pepper的手臂 3.6 機器人的機制 3.7 機器人的移動方式 3.8 最簡易的小型機器人 3.9 樹莓派模組與機器人的最小結構 3.10 關節與伺服馬達 3.11 機器人活動手指的構造與機制 3.12 伺服馬達與轉矩 3.13 電動伺服馬達的機制 3.14 氣壓伺服與油壓伺服 3.15 機器人的基礎技術統整 第4章 機器人的軟體 4.1 機器人的OS 4.2 機器人控制軟體「V-Sido」 4.3 採訪：V-Sido的開發者 吉崎航 4.4 採訪：獻給未來想要投入機器人產業的人 RT 中川友紀子 4.5 機器人的軟體開發環境（SDK） 4.6 機器人應用程式與App Store 第5章 各種機器人 5.1 週刊洛比 5.2 PALRO／Plami 5.3 OHaNAS 5.4 Tapia 5.5 NAO 5.6 Sota 5.7 RoBoHoN 5.8 Unibo 5.9 Geminoid、Otonaroid與Kodomoroid 5.10 機械人類Alter 5.11 恐怖谷理論 5.12 奇妙餐廳與機器人王國 5.13 Pepper手機門市 第6章 機器人與人工智慧的連動 6.1 AI語音助理 6.2 與機器人的對話 6.3 觀看、感覺、對話能力與AI相關技術 6.4 通用人工智慧與特化型人工智慧 6.5 類神經網路與深度學習 6.6 GPU與搭載用AI主機板 6.7 經驗與報酬 6.8 機器人與人工智慧 索引

　　日本政府於2015年1月祭出「機器人新戰略」，期望機器人市場在2020年時，從現有的6,000億日圓規模成長至2兆4,000億日圓。在此之前，經濟產業省於2013年7月公布的「機器人產業市場動向調查結果」，預測機器人市場在2025年可達到5.3兆日圓，到2035年將擴大至9.7兆日圓，再加上機器人領域有顯著成長，工廠等的自動化陸續導入產業用機器人，預期機器人在服務領域也將大放異彩。 　　換句話說，機器人會比現在更貼近我們的社會生活，在各種場所與機器人接觸、對話、受其幫助的時代即將來臨。 　　被稱作「機器人3要素」的技能（技術），分別為（1）看／聽／感覺（感測器）、（2）思考（智能控制）、（3）活動（驅動構造）。 　　其中，感覺（感測器技術）與思考（網路雲端與AI相關技術）的大幅進步，促進了機器人的普及。當然，驅動構造方面的技術也不斷進步。 　　那麼，我們對身邊的機器人了解多少呢？機器人是如何看、如何聽、如何感覺、如何思考？機器人又是以什麼機制來驅動？其實我們並不怎麼了解機器人。再者，現今社會上販售的機器人有哪些？今後又將如何滲透日常生活呢？ 　　為了迎接即將到來的「AI × 機器人」普及化時代，筆者執筆本書，希望能網羅所有相關的機制與應用。 　　《解體新書》是1774年杉田玄白所翻譯的德文書籍，為日本所出版的第一本外文書籍，主要是介紹西方醫學的知識與技術。筆者期望本書《機器人大解析》也能像《解體新書》一般受到擁護，進而開啟人們對機器人的興趣，成為認識機器人科技現狀與未來趨勢的入門書籍。 神崎洋治

2.3 機器人與情感（1）「情感生成引擎」 Pepper有諸多不同過往機器人的特長，其中備受注目的理由之一是，它搭載了如同人類般具有情緒的「情感生成引擎」，與辨識人類情緒的「情感辨識引擎」。這兩種引擎是以什麼樣的機制運作的呢？ 「情感生成引擎」是，用來研發增進家族間羈絆的自動型機器人，搭載於家庭向一般販售用Pepper的功能。其開發由軟銀集團的cocoro SB公司擔任，參考東京大學特聘講師工學博士光吉俊二先生的研究，試圖以人腦最前端研究的科學技術來控制情感。下面根據這項研究，粗略介紹人類情感的一部分基本機制。 人類的情感源自於腦內分泌的賀爾蒙。例如，腦內分泌激發意欲的賀爾蒙，人便會湧起幹勁；腦內分泌停滯情緒的賀爾蒙，人便會感到憂鬱、身體沉重。 舉例來說，腦內分泌大量多巴胺時，人會產生意欲、快樂、幸福感；分泌大量去甲腎上腺素（舊稱：正腎上腺素）時，人會產生緊張、興奮、恐怖、不安、憤怒等。維持兩者間的平衡與安定的是血清素。一般來說，當大腦受到周圍的刺激，兩種賀爾蒙的增減會影響情緒，而血清素能控制增減所造成不必要的失衡，保持內心的安定狀態。 當遇到來自外部刺激而動搖情感時，多巴胺、去甲腎上腺素的增減會造成內心的蹺蹺板劇烈搖晃。此時，如果血清素的分泌量不足，蹺蹺板會不安定而失去控制，導致情感劇烈起伏，意欲與不安交雜一塊，甚至產生躁鬱症狀。光吉先生先將分泌賀爾蒙對應的情感種類與生理反應繪成「情感矩陣」，再將「興奮」、「不安」、「鬥爭」、「恐懼」等受賀爾蒙增減產生的情緒歸納成「情感模型」。 這就是搭載於機器人中的「情感地圖」。，Pepper能釋放擬似內分泌賀爾蒙的數值，組合平衡出100種以上的情感。 辨識臉部表情 Pepper透過內藏的攝影功能辨識對方的「表情」。有些數位相機具備微笑快門的功能，偵測到笑容的瞬間自動拍照。這是利用辨識表情所實現的功能，技術上已能高精確地偵測表情、解析情感。Pepper也使用了類似微笑快門的技術，解析臉部的表情。除了笑容之外，Pepper還能辨識悲傷、憤怒等表情。 研究指出，人做出笑容時，臉上易出現嘴角上揚、露出白齒、眼尾下垂等的變化，判別上比較簡單。然而，日本人傾向不外露笑容以外的情感，Pepper需另外捕捉垂首低頭、不看嘴巴說話、緊閉雙唇等變化。不易從表情辨識時，Pepper會解析說出的字詞，例如使用「不行」、「討厭」、「無聊」等字詞的人，可判斷處於負面情感。另外，聲調也是重要的解析要素。 除了Pepper之外，其他溝通型機器人的臉部辨識技術，也備受人們期待。舉例來說，櫃檯可活用機器人辨識老顧客的臉，立即對照出名字與購買履歷。 辨識聲調中的情緒 Pepper裝有語音辨識功能，能聽懂對方說的話語，並分析當時的聲調。作成情感地圖的東大特聘講師光吉先生，也有進行由聲調判斷疾病的研究。根據該項研究，能讓Pepper從聲調認識對方抱持什麼情緒，辨別是愉悅、悲傷還是憤努等。具體來說，Pepper會先分別紀錄每個人平常的聲調，當捕捉到迥異的聲調時，判定產生喜怒哀樂，數值化聲調的變動。透過不斷累積數據，Pepper就能逐漸辨識聲調中的情緒。 恐怖谷理論 看到近似人類的人形機器人，有些人會心生「恐懼」。不過，這是理所當然的情感。當人不斷追求近似人類的姿態，不久就會進入令人毛骨悚然的階段「恐怖谷（Uncanny Valley）」，再繼續追求相似度，最後會達到外觀與人唯妙唯肖的人形機器人設計。恐怖谷理論是，東京工業大學名譽教授森政弘先生在1970年所提倡的理論。當機器人從機械設計逐漸接近人類外觀，人們對它的好感度會持續上升，但在逼近與人相仿的設計時，會出現好感度驟降、令人感到嫌惡的階段，產生像是「太逼真而令人害怕」的感覺。而當跨越這個低谷，更進一步接近人類，達到幾乎相同的外觀時，人們的好感度預期又會再次驟升。將好感度的變化繪製圖表後，在逼近與人相仿的境界時，好感度會突然跌落形成低谷，森政弘先生稱這個塌陷為恐怖谷。在設計人形機器人時，需要考慮到這項概念來開發。具有機器人般的動作、設計，外觀與舉止稍微接近人類，這樣的人形機器人能讓人產生好感，但神態太過逼真的話，可能會跌落恐怖谷，產生厭惡感的情感。石黑浩教授的挑戰經常需要面對這個恐怖谷，或許哪天他的研究能跨越這座低谷。運用電腦繪圖（CG）的電影、卡通，也有同樣的現象。，為了讓登場人物不跌落恐怖谷，人物設計有時會刻意減少真實感。