2020年12月21日 星期一

就業之後:初嘗機器人仿人之路

 2014年秋畢業之後,收到深坑電子公司的面試邀約已經是2015的五月...

如果家中小孩沒有特別偏好的職業性向,真的不要太苛求他們硬找出來。只要肯學,沒有性向或許是種幸福,因為將來他可能什麼都能做、也願意去做。

面試單位是機器人韌體部門...

「欸...我不會寫程式」,當時我很誠實地說

「沒關係,你會機構設計」

「欸...可是我是電機系」

「你想做板子」

「那個我也不擅長,但我真的不會寫程式」

「沒關係,你會機構設計」

「但你們是韌體部門對吧?」

「不要在意那種細節!」

稀哩呼嚕地,我成了不會寫程式的韌體工程師。

原來,大公司分工很細,不同團隊之間看似合作關係,但僅止於上層交代的表面合作,要能翻案其他團隊的設計,靠的是大聲、靠的是後台、靠的是旁領域專業。

想讓機構工程師知道設計重點、或是不改設計就會導致數學算式無解,靠的是聽懂韌體人的語言,再用機構行話去力爭。

好吧!翻譯也是種價值啦...入行之前產品就已進入試量產階段,我就在一邊設計些周邊配件。

畢竟不是機械科班,所以每天早上六點就在公司自修機構設計與精進3D製圖。

想想只做這些溝通與配件未免也太不爭氣,還是想做些機器人控制,便把早自習時間切成兩半,另一半自學程式。

我常說程式語言純粹就是種「語言」,若空有技術卻無核心價值,很容易言之無物。

我有想表達的「物」,該惡補的自然就是對機器說的「語言」。

總之呢,原本剛入行時,公司的機器人是這樣走路的:


到2017年中離開它已是這樣的走法:

仿生非公司支持的發展方向,利用業餘時間進行真的進度緩慢。感謝同事們的指導,直到離開前,程式技能總算是起步了一點點,我就用這一點點技能努力呈現理念。就好像透過一點點薄弱的外文能力,加上比手畫腳總是能跟老外說上幾句。



2020年12月16日 星期三

畢業之後:尋找實現機器人之出路

        現在我常說:只要小孩不排斥學習(不管是技能的還是書本的學習),沒有特別興趣喜好或許也是一種幸福,因為就業出路會因此更寬廣,父母無須強逼小孩想這種哲學問題。

從小學三年級開始就堅持做人形機器人,都因為看了它:

當時覺得造一台機器人並不難,因為在現實世界我們有:


理論上挖土機的手就是手、裝在下肢就是腿、它的腰就是腰、...。

唯一困難點是當時看到挖土機駕駛艙內為數眾多的操縱桿,心想:要是連每一根手指都能動,那操縱機器人到底需要多少操縱桿、按鈕、...。

日後才知道這個課題大概就是自動控制的範疇。也因為這個卡通,我心中的研究所都是長這樣,然後裡面的研究主題一定是機器人...

不知道是誰說過:成長就是幻滅的開始。

畢業之後仍堅持尋找機器人相關工作,我說的機器人是機器人,不是機器"輪"、不是機器"手"、不是機器"履帶",就是機器【人】。另外,我說的是研發工作,不是機器人教室,這樣的工作自然相當罕見。

雖然不太喜歡往學界發展,但大概只有學界能支持這類天馬行空的研究主題吧!想是這樣想,但博班累積的實作多過論文,往學界求職自然是難上加難。

求了半年職未果,時任女朋友也帶我到處燒香拜拜了半年XD,騎著高手125載我上烘爐地、金山財神廟,也真是辛苦了高手125。

比較奧妙的是某次,初戀與時任一起綁架帶我到某家問事情的宮廟。就是那次,我們在宮廟認識了某大公司的女老闆,透過她的業界人脈,接到正在秘密進行機器人計畫的深坑電子公司發的面試邀約... to be continued

畢業之前:實現機器人擬人行為之路

啊沒有啦!我已經畢業很久了,不是念到現在才畢業... 

說白了呢,2005年到2014年,整整九年的博士班生活並沒有實現太多自己的核心理論! 

我的核心理論是什麼?就是讓機器人能像人類一樣優雅的行走,而不是像下圖...
我沒有對HONDA不敬的意思,上圖ASIMO絕對是機器人領域巨大的工程成就,多數機器人都以它們家理論為基礎。

 即便現在紅透半邊天、靠著變賣自家公司過活的波士頓動力公司,其機器人Atlas都不見得有ASIMO厲害,之後再撰文說明。 

像人一樣的行為真的很重要,因為某些研究指出,相同身高體重的人類與ASIMO相較,ASIMO的步行耗費能量為人類的十六倍之多! 

 我常說啦:半蹲就已經很累了,何況是蹲著走路! 

另外一個冷知識:長距離移動的能量消耗,人類可是能量效率前幾名! 

所以,機器人只要改變行為就能提高其續航力。 

當年指導教授希望我修點機器人學、載具動力學之類的課,我都不知好歹的回絕了,只因為在我的想像中,人類走路並不難。

 當時是這樣跟教授說的:「先讓我自己試試看,如果兩年還沒進展再去修課」...啊~不知光陰歲月是何物的年輕氣焰還真是囂張... 

是說還好真沒有去修,因為人形機器人都還沒成熟,相關理論已經寫得讓人看完會深信不疑!一看完就被同化這樣。 

九年沒能實現太多核心理論,究其原因不外乎是敝人的技能太弱,想修改市售套件都有困難的情況下,後來就是一些老朋友知道的:花了兩年時間練習機械加工技能...

然後才勉勉強強的做了勉勉強強的機器人。 然後用它勉勉強強說了一些我想表達的機器人兩三事:

   

這兩年的故事我把它濃縮過後,化為文字投稿到【科學人雜誌】:我的LAB生活專欄(2014/12)
兩年修課、應付資格考、再兩年技能磨練與接案生活、再再兩年真正實作機器人、後面三年大概都是論文投稿與畢業審查口試之類。 

如果事先知道這些要再重來一次,我絕對會說:我不敢了!我要趕快就業...

2013年11月26日 星期二

運動後的營養補充是否符合訓練標的?

目的不同,運動方式也不應該相同,飲食亦然。

例如燃脂的訓練加上耐力運動員的營養補充,通常會出現反效果!

運動員為了耐久、爆發力、或某些原因,會在運動前中後補充簡單醣類,以利身體快速動用。

如果目的是減脂,那可不能讓身體予取予求,運動後補充簡單的醣類(或稱快糖,也就是高GI的碳水化合物)是很容易增肥的。

過去提過當血糖快速、或大幅上升時,胰島素會大量作用。

胰島素除了協助降低血糖,同時也讓大腦意識到目前不缺能量,進而促進三酸甘油脂被身體再吸收。

醣類好比零用錢,當身上零用錢暴增時,我們會傾向把多的存起來,而這些存款就好像我們的脂肪。

所以當運動後血糖水準降低時,不論是補充大量、或是容易吸收的醣類,都會導致胰島素大量作用,進而促進三酸甘油脂被身體再吸收。

另外,肝臟也有類似的機制

此機制的要角正是肝臟X受體(Liver X Receptor,LXR)。

當腸道內的葡萄糖被LXR識別出來(相結合),能使膽固醇平衡基因的表達量上升,此時會促進肝臟將過剩的葡萄糖轉化為三酸甘油脂,並貯藏入脂肪。(刊登於2007年1月的Nature)

所以,

運動後腸道正空,沒有東西能阻礙吸收(油脂可降低食物的升糖能力、纖維質可造成消化屏障);

運動後血糖正低,身體正渴望升糖的時機與物質。快糖雖能迅速拉回血糖,但也促使胰島素、LXR的大量作用,最後你會發現,運動搭配如此的營養補充,將導致逐漸增加的體脂肪。

相信單車、長跑、...等長距離運動族群都有類似的經驗,能量補充一旦不對,很容易與目標背道而馳。



2013年11月11日 星期一

懷孕時的運動注意事項

妊娠的頭三個月運動要特別注意散熱與水分補充,之後的體溫與心跳率則無限制。

頭三個月過後,應避免仰臥姿勢的運動。因仰臥的姿勢會使大部分孕婦的心輸出下降,剩餘的心輸出量會優先流向骨骼肌,而非內臟(包含子宮)。另外亦應避免長時間站立不動。 

孕婦從事有氧運動時,應注意缺氧的現象。亦即疲勞就必須停止,不能運動至能量耗竭。

其中,非負重低衝擊運動,像是單車、游泳的受傷機率較低。(有雙腳同時離地的動作,例如跳躍、跑步...等,多半屬高衝擊)

至於阻力訓練,只要無異狀都可接近懷孕前的強度。 

七~九個月應該避免技巧性的運動、或容易失去平衡的運動,避免受傷。 

懷孕期間每天需要額外的熱量約300大卡,有運動的母親需要更多,詳細請與醫師、營養師多做溝通。

最後,妊娠期及產後應注意監測自己的各種徵候,必要時降低強度。

祝各位媽媽身體健康

2013年10月24日 星期四

行程吃緊的加工

有時真感謝資源的不足,畢竟窮則變,變則通。

話雖如此,但這次料買回來還是一整個無言,由於call out未果,便硬著頭皮上了!

先用高度規找出大約的中心。

本想上CNC銑床完成大部分的活,誰知除了內孔,其餘工作皆超出機器行程,既然如此,做多少算多少,先銑出3公分深的內孔。

做好的內孔讓正爪得以往外撐。


精修面。


多年前老師傅的贈刀,這算是初次使用吧,光看排屑方向就能明白車刀上以前看不懂的溝槽,老師傅真的強!


此面完成。

有時真感謝自己資源的不足,讓我有機會動腦。
既然浪費了時間,就不能浪費材料,這是我的原則

取料1

側邊鑽孔,虎鉗則立起來充當定位擋板。


完成。


取料2


還挺漂亮。


上車床繼續加工。

因為超過行程,本次加工幾乎以左手刀完成


本想再繼續鑽孔取料,不過擔心同心度的問題,遍不反覆裝夾了,車好階級再以切斷刀剖溝。


右手刀往外走;左手刀往內走。


溝槽準備與止推軸承外蓋做緊配,內孔光滑。


省下的料還頗大。


看圖說故事:永遠不要忘記你從哪裡來。


2013年9月2日 星期一

開迴路也能擬人行走的機器人 、 我的教練課教具

影片是我博士論文中的機器人。


雖然成品是機器人,但其實內容闡述的是人類行走的基本原理。

這是史上頭一篇完整交代人類走路力學原理的文章,而非幾個不連貫的特徵片段。

本篇也對幾個運動與醫學領域早就觀察到、但不明其中原理的現象做了解釋,最早的問題發現,甚至能回朔到1960年代。

論文網址:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1672652913602140

包含:站姿骨盤前傾的力學意義 (正常人的站姿骨盆前傾角度平均值為8.17度)、骨盆前傾如何協助步行與跑步 (事實上,人類步行幾乎不做髖關節伸展,也就是腳不做後踢的動作)、...等

這也是史上頭一隻能以開迴路完成所有人類步行特徵的機器人。

人類步行特徵包含:Heel-contact (腳跟觸地)、Toe-off (踮腳)<=且前二者同時發生、Knee stretched (直膝)、Span (擁有跨距)

PS: 開迴路亦即不必進行控制,只要給定一連串執行命令就能達成任務。也像是不必進行管教就很乖的小孩。

PS:目前少數能直膝行走的機器人,必須先回收腳底壓力等訊號,進行運算再決定該分配多少力道給各馬達,也就是邊走邊思考下一步邊修正...



其實我一直沒有離開教練工作,在電機所的日子裡,我只是把自己領會的東西教給機器人。現在,我又帶著更多東西回來教人啦!

我喜歡透過教具讓學生聽懂,像是過去用樂高講解走路時,腿部遭遇的衝擊與相對應的作用肌肉:
http://tw.myblog.yahoo.com/looka330/article?mid=44338&prev=44376&next=44272

還有一些教具,可惜現在雅虎無法上傳照片了...