一年一度的國際消費性電子展(CES)在1月初于美國拉斯韋加斯舉行，在展出的眾多五花八門的消費性電子裝置中，筆者偏好尋找能對這個世界帶來一些重要影響的電子技術(shù)；CES第一天，我首先注意到的就是韓國現(xiàn)代汽車(HyundaiMotorCompany)展示的可穿戴外骨骼機器人(wearableroboticexoskeleton)，由該公司的資深研究員DongJinHyun講解。

可穿戴外骨骼機器人技術(shù)的研發(fā)始于美國麻省理工學院(MIT)的「高效益機器人架構(gòu)與電機系統(tǒng)(highlyefficientroboticmechanismsandelectromechanicalsystem，HERMES)」，是MIT仿生機器人實驗室(BiomimeticRoboticsLab)旗下的研究項目；該實驗室提出了一個概念、著手設計，最后打造了可遠程操控的全身人形機器人原型。

MIT所打造的人形機器人系統(tǒng)不只能在危險的環(huán)境運作，能負擔繁重的任務，此設計最重要的影響是由DongJinHyun衍生設計出的可穿戴式外骨骼。

讓HERMES與人形機器人動作平衡

設計工程師一直在嘗試讓機器人的運動發(fā)揮到極限──也就是說讓機器人的動態(tài)行為動作就跟人類一樣。我們身為人類，能透過大腦思考來適應不尋常、未預期的狀況，讓我們能在問題解決方面非常有創(chuàng)造力；透過在機器人身上布署某種形式的人工智能以及運動技巧，就可能讓機器人能進入高度危險、可能致命的環(huán)境執(zhí)行任務，以保障現(xiàn)場工作人員的生命安全。

藉由采用發(fā)散運動分量(divergentcomponentofmotion，DCM)，操作員與機器人能透過質(zhì)心(centerofmass，CoM)與壓力中心(centerofpressure，CoP)的動力達成平衡同步化；我們?nèi)祟惸芡高^幾個關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)復雜的動作，并同步協(xié)調(diào)動作的優(yōu)美與順暢，而研究人員也希望打造出能完全模仿人類流暢動作的機器人。

能達成以上目標的方法之一，是透過全身遠程操作(whole-bodyteleoperation)來擷取、模仿人類的動作。

MIT研發(fā)的機器人系統(tǒng)HERMES，是一種能執(zhí)行復雜動態(tài)操作任務的人形機器人設計。

遠程的機器人操作員需要能與機器人的身體與感官合為一體，也就是說能感覺到機器人的力量以及受到的干擾，并因此能導引機器人成功執(zhí)行任務、就像操作員自己在現(xiàn)場一樣。MEMS傳感器應該在這種設計中扮演了重要角色，現(xiàn)在加速度計與陀螺儀已經(jīng)能有效被運用于這類人形機器人系統(tǒng)的運作與感測。

慣性量測單元(IMU)以及傳感器中樞，能實現(xiàn)機器人的精確控制、自動化以及定位(positioning)；如ADI的EVAL-ADIS2評估系統(tǒng)能協(xié)助加速產(chǎn)品上市，BoschSensortec也有可搭配其智能中樞(SmartHubs)以及專用傳感器節(jié)點(ASSN)的優(yōu)異傳感器中樞軟件。

BoschSensortec的MEMS傳感器解決方案陣容堅強。

客制化IMU設計讓機器人站穩(wěn)

講到IMU，似乎與HERMES人形機器人無關(guān)，不過客制化IMU能讓設計工程師維持擁有天生不穩(wěn)定運動軌跡(motionprofile)的機器人之穩(wěn)定性；例如為Ballbot設計的客制化IMU，能為這種本來形狀就無法「站穩(wěn)」的機器人，帶來維持穩(wěn)定所需的精確度。

在校準IMU之前需要先校準ADC，這有助于簡化IMU的校準，只需要簡單的設備就能完成；Kalman濾波器在此是實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合以及精確角度估算輸出的關(guān)鍵，并能讓機器人完美平衡。Kalman濾波器也能去除陀螺儀訊號漂移，以及可能會讓加速度計失誤的移動加速噪聲。

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