生產自動化

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台灣無比精采：智慧機械

這是 Discovery 製作的影片，協作機器人是將機器視覺結合人工智慧然後控制機器手精確地定位取件或放置物品。製造過程自動化包含倉儲、製造、品管，總結就是讓機器輔助人類做事更精準有效率。

這些公司工廠讓我很驕傲台灣的生產自動化非常進步，不過我們還有很多地方還可以更進步，因為我的公司是台積電重要的協力廠商之一，所以我有機會進入廠區生產線服務客戶，在廠區內到處可以看到台積電生產高度自動化，例如自動搬運晶圓、自動更換晶圓、自動製造電路及全自動晶圓測試，可能有些人已經知道在 2022 年台積電這家公司的耗電量約佔台灣總耗電量 7.5 %，超過全台北市的用電量，因此能有效率使用能源很重要，因為我在廠區內看到自動搬運晶圓系統很浪費能源，個人觀察將近九成的機器沒有東西搬運時，搬運機也不停地運轉，看起來非常浪費能源，如果台積電能夠改進他們的系統，沒有搬東西時，運輸機原地待機，需要動時再移動，這不必更換現有硬體，但要改變軟體控制規則，應該對台灣的能源危機有緩解效果，也可以提升該公司的盈餘淨利。

此外，

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Webots

https://4rdp.blogspot.com/2023/07/webots.html?m=0

 

最近在創客 Line 群組中看到一個好物，非常值得推薦給各位朋友，那就是 Webots，它是一個開源的 3D 機器人模擬軟體，由一家位於瑞士的公司開發設計，基本上模擬服務是免費的，除非有需要特殊服務則另外收取年費。

它可以自由修改的機器人、傳感器、執行器和物件模型。此外，還可以從頭開始構建新模型或從 3D CAD 軟件導入它們。在設計機器人模型時，用戶能指定物件的圖形和物理屬性。圖形屬性包括物件的形狀、尺寸、位置和方向、顏色和紋理。物理屬性包括質量、摩擦係數以及彈簧和阻尼常數。軟件中也有簡單的流體動力學。

Webots 使用 ODE（Open Dynamics Engine）來檢測碰撞和模擬剛體動力學。ODE 庫允許準確模擬物體的物理特性，例如速度、慣性和摩擦力。

Webots 包括一組經常用於機器人實驗的傳感器和執行器，例如 LIDAR、雷達、接近傳感器、光傳感器、觸摸傳感器、GPS、加速度計、相機、發射器和接收器、伺服電機（旋轉和線性）、位置和力傳感器、LED、夾具、陀螺儀、指南針、IMU 等。

機器人控制器程序可以使用簡單的 API 在 Webots 之外用C、C++、Python、ROS、Java和MATLAB編寫。

Webots 可以截取屏幕截圖和記錄模擬。Webots 資料存儲成 *.wbt 文件格式，其格式基於VRML語言。用戶可以使用滑鼠移動機器人和其他物件進行模擬互動。Webots 還可以使用 WebGL 在瀏覽器上進行傳輸模擬。

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訓練數學感 302 ─ 史卡拉手臂 (SCARA)

https://4rdp.blogspot.com/2021/08/302-scara.html?m=0

 

如左圖，已知 AB 兩點 XY 座標為 (0, -1) 和 (8, 10) ，另外，也知 AC 與 BC 直線距離皆為 10，試求出 C 點座標。

難度 ✩✩✩

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於 8/25 魅客空間演講 RWG Spider 投影片

https://4rdp.blogspot.com/2016/08/825-rwg-spider.html?m=0

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受邀魅客空間8/25演說

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【Maker Hatch Night #16 從蜘蛛機器人談啟發教育】
報名網址：http://www.accupass.com/go/makerpro0825

機器人一直是許多Maker都非常感興趣的題材之一，蜘蛛機器人可說是進階版的機器人作品。想組裝並操控一隻蜘蛛機器人，背後有著太多的學問。
這場分享會將邀請給氣狼機器人聯盟（Robot Wolf Group）的Bridan Wang和長期推廣機器人及其教學的Michael來現身說法，為大家分享從零到實踐的研發心路歷程，以及如何降低學習機器人製作入門的門檻，讓大家都能輕易上手。
對機器人、啟發教育有興趣的朋友，千萬別錯過了此次難得的機會，一起來切磋交流吧！

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ROSA 系統開發 34 ─ 發展回顧與展望

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P&B 6x2 Spider

圖案來源  http://pizgchen.blogspot.tw/2016/01/spider-6x2.html

網友 Pizg 請我代筆介紹 P&B Spider (四足機器蜘蛛及六足機器蜘蛛) 貼文於蘇恆誠老師主持的台灣機器人公開社群 (Robot.tw)，由於 P&B Spider 還是現在進行式，就從發展的故事開始談起吧。

如果沒記錯 2014 年 8 月是我和 Pizg 開始合作的時間，透過雙方的網誌而結識的 (芭蕉葉上聽雨聲及研發養成所)，他是一位資深的 Maker 並且擅長結構設計，因為個人善於韌體設計，因此委託我開發機器人的泛用控制系統，由於架構在 Arduino 之上，所以稱呼這機器人系統為 ROSA (Robot Operating System for Arduino)，初期從 mBot 開始發展，經過多次初期規格討論後，兩人就利用業餘時間獨立進行機構與韌體設計，並且歷經多次測試修正才有現在的成品。

現在已經有很多輪式機器人，我們想做些不一樣的機器人教具，所以設計簡易的仿生機器人平台，讓學子們未來可以利用它再搭載自己想設計的東西，另外受到 LASS 開源盟主哈爸的啟發，利用蜘蛛載著 MeArm，以一片 Arduino Uno 同時驅動 16 顆伺服馬達，可見只要掌握關鍵技術再加上良好的系統設計，都可以把別人口中的不可能化為可能。

P&B Spider 的設計思想，

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ROSA 系統開發 27 ─ P&B Spider 的材料清單及組裝注意事項

https://4rdp.blogspot.com/2016/02/rosa-27-p-spider.html?m=0

越來越多人詢問 P&B Spider 材料清單以及嘗試組裝，另外機器蜘蛛零組件不是很多，不過組裝它還是有些事情需要注意，因此本文一併說明。

P&B Spider 的電子材料清單如下：
一、主控板  Arduino Uno R3  x 1  含 USB cable  x 1
ROSA 作業系統需下載到 Arduino 主控板執行

USB cable 除了可以從 PC 下載編譯後的韌體到 Arduino 之外，
執行程式時，它從行動電源提供電力給主控板。

二、傳感器擴充板 Arduino Sensor Shield V5  x 1
把它插在主控板上，然後 SG90 馬達及紅外線遙控器可以直接插接在上面


三、雙孔 USB 行動電源 (Output 5V 2.1A) x 1

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P&B Spider 的 Arduino 接線

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今天貼出 P&B Spider 電路接線的方法，將 Arduino Shield V5 接到 Arduino Uno 上方，然後紅外線接收模組接在 D2，USB 轉 TTL 傳輸線 (也可以自製 USB 電源線) 的紅線接在 V，黑線接在 G，綠及白線未使用。

然後 SG-90 分別接到 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12。

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ROSA 系統開發 22 ─ 伺服馬達方向調整

https://4rdp.blogspot.com/2016/01/rosa-22.html?m=0

因應 Pizg 釋出 P&B Spider 組裝圖，下載網址 https://www.facebook.com/groups/1675689226030778/1680624992203868/， ROSA 系統程式也需要些微調動，由於這隻機器蜘蛛設計的很不錯，可以有四種腳位組裝方式，可因應各類不同需求，示意圖如下：

組裝一

組裝二

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第二代 P&B 機器蜘蛛

https://4rdp.blogspot.com/2015/12/p.html?m=0

正好要組裝第二代 P&B 機器蜘蛛，因此拍照將機器蜘蛛主要零件秀出來，組裝過程也說明一下。

圖左下方有七個零件，它們剛好可以組出 6 x 2 或 4 x 2 機器蜘蛛一隻腳，圖右下方則是機器蜘蛛本體平台，中間的小孔是可以螺絲鎖付 Arduino、Raspberry Pi 之類控制板，雙層機器蜘蛛設計，最上層還可以架上 meArm 之類機器手臂。

控制器採用標準 Arduino Uno 及相配的傳感器擴充板，每隻腳 SG90 伺服馬達用 2 顆，雙孔 USB 行動電源一個，因為馬達相當耗電，所以需要能輸出 5V 2.1A，紅外線遙控器及接收器各一，除了機器蜘蛛本體，其餘估計這些電子套件兩千多元可以在電子材料行購得。

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Arduino 程式空間比較

https://4rdp.blogspot.com/2015/08/arduino.html?m=0

這份技術文件對直接使用 Arduino 寫系統大程式的朋友應該會有些幫助，因為之前設計 ROSA 時把 RAM 寫爆掉，因此我需要重新思考，如果想將 mBot 含入 ROSA 功能，那麼 Arduino 還剩多少記憶空間可以給 ROSA 使用？

因此，我計算一下 Arduino 常用程式庫大約占用記憶體空間狀況如下：

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演算法訓練 9 ─ 循跡車

https://4rdp.blogspot.com/2015/07/9.html?m=0

無論是玩樂高 NXT/EV3 抑或是 mBot，學習課程內容通常包含循跡車，其中最難的部分在走 8 字形，這宛如像汽車考照 S 行進倒退一樣，本週的程式練習題就是你會怎樣寫循跡車程式，也就是甚麼是你的控制規則？

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IR-CODE of mBot

https://4rdp.blogspot.com/2015/07/ir-code-of-mbot.html?m=0

買 mBot 附有一支紅外線遙控器，上期專文提到紅外線接收器接在 Arduino D2 腳位置，今天繼續研究這紅外線遙控器碼內容，下表是破解出來的，如果用 mBot 當被控制主體，自己寫 Arduino 程式練習，可以參考下表辨識遙控器按鍵，

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mBot 與 Arduino 的對應表

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mBot 機器人套件說明書繁體 by 探奇工作室3 from 信仁 邱

入手已久的 mBot 直到近日才進一步研究它，下表是 mBot 與 Arduino 的對應表，

Arduino	mBot	S4A (motoduino)
D0	BT RX	Digital IN
D1	BT TX	Digital IN
D2	IR RX	Digital IN
D3	IR TX	Digital IN
D4	M1  H: Forward  L: Backward	SERVO
D5	M2(RIGHT)  PWM	PWM (M1)
D6	M1(LEFT)  PWM	PWM (M2)
D7	M2  H: Backward  L: Forward	SERVO
D8	BUZZER	SERVO
D9	PORT2-1  LIGHT-SENSOR(LEFT)  H: White	PWM
D10	PORT2-2  LIGHT-SENSOR(RIGHT)  H: White	Digital OUT (M1, H: F, L: B)
D11	PORT1-1	Digital OUT (M2, H: F, L: B)
D12	PORT1-2	Digital OUT
D13 / SCK	LED / LED1-2 (WS2812)	Digital OUT
A0	PORT4-1	Analog IN
A1	PORT4-2	Analog IN
A2	PORT3-1  ULTRASOUND  ECHO	Analog IN
A3	PORT3-2  ULTRASOUND  TRIG	Analog IN
A4	SDA	Analog IN
A5	SCL	Analog IN
A6	LIGHT SENSOR  H: Light
A7	BUTTON  H: Press

P.S. 2015/8/1 追加 S4A (motoduino) 對照

感謝探奇教室的邱信仁老師提供資料。

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ROSA 與 mBlock 的歡喜相遇

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Scratch 對程式設計入門的小朋友是非常棒的學習工具，有趣的圖形介面，不必記憶太多程式指令，以螢幕互動方式直接觀看程式執行結果，這是非常直覺式學習，讓我想起以前用 CASIO FX-700P 學 BASIC，這樣印象深刻又饒富趣味。

今年初，我設計了 ROSA，希望讓玩機器人的玩家有另外的選擇，能夠多工同步無等待控制機器人，同時也希望結合 Scratch，以圖形語言控制 ROSA，因此仔細研究 Scratch、S4A、mBlock 等電腦應用程式，確認 mBlock 能夠支援 ROSA，不過原有 ROSA 韌體必須要改版將通訊速率修改為 115200 bps，其它功能還要再確認。

未來 ROSA 韌體釋出後，想應用它的朋友，請依照上圖方式設定 mBlock 即可使用：

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二足步行機器人1─組裝滑步前進

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從泰電公司買步行機器人套件回家，我就讓小朋友自己組裝，從旁經驗指導，基本上我是不主動說明，讓他依照書上說明逐一製作零件。這台機器人套件，泰電公司只幫玩家裁切ABS板及鑽孔，其它部分玩家需要自己黏合，小朋友沒經驗塗的不夠好，許多保利龍膠沾黏在板塊週圍，我請他以美工刀刮除乾淨，以免與其它零件接合不良。可惜小朋友對組裝東西興趣不是很濃厚，只幫我組好零件塊，以及鎖好兩隻腳螺絲，其它由我收拾善後。

這組套件包含兩盒日本田宮模型(TAMIYA)製造的齒輪變速箱，由台灣固來公司獨家總代理，讓我想起小時候做過許多二戰時期的戰機、戰車、軍艦模型，雖然日文說明看不懂，但是藉由少許中文字及組合圖可以猜測其意，這對日後從事研發工作的我，有深遠的啟發。

當組合齒輪箱時，發現

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開始走吧！二足步行機器人入門

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近日因 Robi 機器人觸動我研究步行機器人的興趣，在台北重慶南路三民書局發現開始走吧！二足步行機器人入門 這本書，ISBN 978-986-6076-77-0，馥林文化發行，坂本範行著，曉峰譯，定價 300 元。

全書六個章節，從人類步行分析開始，先滑步前進、進化成直線前進的二足步行、再進化成可直線前進後退、再進化加入轉彎、再進化用微控制器控制機器人，最後作者分享如何製作更接近人類二足步行的機器人。

二足步行機器人涉及許多物理力學知識，透過作者中學老師淺顯的

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