基於仿生技術及深度學習研發會跳、會跑或會飛的機器人-總計畫暨子計畫四：基於仿生演算法暨深度學習之奔跑及跳躍人形機器人之開發

總計畫中文摘要： 本計畫之宗旨為透過生物之運動構造及動作啟發並且模仿及利用深度學習之方法研發具備奔跑與跳躍能力之人形與類蚱蜢形體之機器人。此機器人利用模仿在奔跑與跳躍或飛有卓越表現的生物進行機構設計並且以演算法輔助達到動作的優化。本計畫將先完成機器人的硬體選擇和機構設計以及動作的控制系統，接著再使用各種感測器以及機器學習演算法以增強機器人的學習能力，讓機器人能利用跳躍、跑步或飛等動作完成各項任務。同時也修正機器人運動時之軌跡，達到動作之優化，讓機器人於應用層面有所提升。各年度之計畫條列於下：第一年之研究著重於具備奔跑、跳躍或飛能力之機器人的硬體及動作分析之實踐，為模仿在奔跑與跳躍有卓越表現的生物之運動構造進行硬體之開發。第二年之研究透過人工智慧演算法之開發讓機器人學習奔跑、跳躍或飛等動作而後進行優化，也在機器人運動競賽驗證研究成果。第三年之研究為結合感測器以及人工智慧演算法於實際環境之應用，包括利用各種感測器完成機器人姿態與規劃路徑之整合、基於人工智慧演算法之動作決策，讓機器人能獨立選擇動作執行任務。綜合以上所論，此整合型計畫將於執行之三年期間，總計畫與四個子計畫來完成以模仿生物運動構造及動作且具備奔跑、跳躍或飛能力之機器人。期許本計畫能讓機器人在動作上有更多樣的選擇，以達成更具挑戰之任務，提升機器人於人類社會與工業之應用。子計畫四中文摘要：本計畫將透過分析人類雙足之結構及奔跑與跳躍等運動原理，然後利用角動量守恆以平衡身體，最後利用感測器量測機器人奔跑與跳躍時之重心位置以及傾斜程度並且結合路徑規劃系統決定動作，進而開發出提升敏捷程度及承重能力的奔跑與跳躍雙足機器人。本計畫之三年規劃如下：第一年:本年度之研究主要為雙足與軀體結構對於奔跑和跳躍等運動動作之影響分析，並且藉由分析結果設計出能夠減緩衝擊之機構。第二年:為了提升此奔跑和跳躍機器人於實際生活之應用，本年度將著重於上半身之開發。我們必須考慮機器人之角動量守恆以平衡身體，接著利用多種感測器如深度感測的攝影機、慣性測量單元、壓力感測器讓機器人擁有感知周遭環境資訊之能力。第三年: 本年度在機器人能夠感知當前周遭環境資訊後，我們將運用生物啟發式演算法結合一系列深度確認性策略梯度演算法設計動作與路徑規劃系統，讓此雙足機器人能運用不同的動作獨力執行任務。