立即Follow @businessfocus.io 【先進科技】兩隻手不夠用？加拿大究發出人人可裝的「第三隻手」
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兩隻手還不夠用？現今高科技陸續研發製造「第三隻手」，可大幅節省力氣也可作為手臂殘疾人士的「再生手」。最近，加拿大社布魯克大學（Université de Sherbrooke）研究...
立即Follow @businessfocus.io 【先進科技】兩隻手不夠用？加拿大究發出人人可裝的「第三隻手」
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兩隻手還不夠用？現今高科技陸續研發製造「第三隻手」，可大幅節省力氣也可作為手臂殘疾人士的「再生手」。最近，加拿大社布魯克大學（Université de Sherbrooke）研究人員發明了一個可以固定在腰間的機械手臂，幫助使用者執行艱難勞力工作。除此之外，京東科技早前也發布了AI仿生手，能幫助傷殘人士進行日常活動，並能大幅度提升該人群的勞動效率。
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加拿大社布魯克大學研究的這一款外戴式機械手臂被稱為額外機械臂（Supernumerary robotic arm），可幫助人們執行特定任務時，提供額外的幫助並節省力氣。這款穿戴在腰部的液壓式手臂系統具有三個自由度（x、y、z軸的平移運動），由磁流變離合器（Magnetorheological Clutch）和液靜壓轉動裝置（Hydrostatic Transmission）驅動，以「在工業和家庭應用中模仿人類手臂的功能性表現」為發展目的。機械手臂每秒可移動3.4公尺，並能夠提起重達5公斤的物體。該機器手臂的重量與人的手臂差不多，但是需要另一個人透過迷你版機器手臂來控制。
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這款機械手臂的力量足以強壯到擊穿牆壁，使用者可輕易執行各種艱鉅工作。研究人員表示，這技術不但可以協助摘水果、油漆、打羽球、清洗窗戶，甚至還可以拆除牆壁。但是，研究團隊人員希望，未來能在機械手臂上增加感測器和AI技能，讓它能夠自主理解和檢測人類想做的東西，這樣它就能支持更多任務。
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另一方面，京東數科和清華大學合作進行仿生手領域的深度研發，並已實現了快速識別肌電信號的AI仿生手，可在0.5秒內迅速識別和響應肌電信號，準確率高達100%。這款可穿戴AI仿生手借助傳感器和人工智能，從一遲鈍的機械化手臂變成像人手一樣靈活還有感知能力。通過神經接口將感知的事物輸進大腦，並按照大腦的指令去實行任務。
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AI仿生手的外型簡單靈巧，製作概念還綜合了機械電子、生物醫學、信息技術、仿生學和材料學的運用。它擁有15個靈活關節，並且能實現多關節同時控制和精細運作，還能通過內置智能感知模塊和AI算法進行自動操作。這款仿生手能協助傷殘人士實現握、拿和攪拌的動作，而且還能代替技術人員進行高危作業，如在易爆、易燃和劇毒的環境下執行任務，以保障生命安全。因此，它可以是傷殘人士的「再生手」，亦可以是身體健全人士的「第三隻手」。
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京東數科表示，仿生手依賴觸覺傳感器的發展和人工智能兩大技術。未來仿生手還能擁有像人一樣的感知和發展能力，可進行多種任務。目前包括計算機，許多行業都往生物方向研究，只有像生物靠攏，才能讓機器越來越人性化。
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Text by BusinessFocus Editorial
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#BF今日科技
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#money #investment #business #finance #life #startup #startups #management #company
電子重量傳感器 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的精選貼文
人工肌肉重大突破登上《Science》，多國科學家聯合實現全新驅動機理
作者 雷鋒網 | 發布日期 2021 年 02 月 11 日 0:00 |
2021 年，機器人已經「成精」了，公然吵架、組團熱舞再也不是人類專屬。在許多人心裡，機器人還是僵硬、機械甚至冰冷，即便如此，技術日新月異，柔性機器人快速發展，我們對機器人的刻板印象也該打破了。
科學家設計的軟體機器人外形可謂五花八門，比如：
磁場驅動的軟體機器人，看上去像花瓣。
會奔跑、能游泳、能舉重物的「小獵豹」。
可用於軍事行動的隧道快速挖掘機器人。
其實，軟體機器人的設計往往與一種智慧材料有關：人工肌肉。最近這領域中國科學家聯合美、韓、澳等多國學者有了新突破。
相比傳統人工肌肉，這次設計出的人工肌肉有無毒、驅動頻率高（10Hz）、驅動電壓低（1V）、高比能量（0.73~3.5J/g）、高驅動應變（3.85~18.6%）、高能量密度（高達 8.17W/g）特性。
奈米碳管線為何物？
2021 年 1 月 29 日，題為「Unipolar-Stroke, Electroosmotic-Pump Carbon Nanotube Yarn Muscles」（單極衝程、電滲泵奈米碳管線肌肉）的論文發表於著名學術期刊《科學》（Science）。
論文出自哈爾濱工業大學（複合材料與結構研究所）、江蘇大學（智慧柔性機電研究所）、常州大學（江蘇省光伏科學與工程協同創新中心）、美國德州大學達拉斯分校、伊利諾大學厄巴納香檳分校、南韓漢陽大學、首爾大學、澳洲臥龍崗大學、迪肯大學等團隊。
論文題目有個看起來高深的詞「奈米碳管線」（Carbon nanotube yarns）。談研究細節前，先來解決一個問題：奈米碳管線為何物？
奈米碳管線源自奈米碳管，這是具特殊結構的一維量子材料，徑向尺寸為奈米量級、軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本都有封口。外形上，它是由呈六邊形排列的碳原子構成的數層同軸圓管，層與層之間的固定距離約 0.34 奈米，而圓管的直徑一般為 2~20 奈米。
據了解，奈米碳管為一維奈米材料，重量輕、有完美連接結構，因此有獨特力學、電學、化學性能。基於這些特性，奈米碳管線也應運而生。據字面意思可知，這是透過拉伸和鬆弛、碳基奈米管纖維製成的緊密絞合線。
不同於普通線，奈米碳管線其實是種超導體，還可當電池使用。早在 2011 年，德州大學就與美國企業展開合作，致力將奈米碳管線推向市場。
2017 年，德州大學達拉斯分校又研製出名為 Twistron 的奈米碳管線。
研究團隊的李娜博士受訪時表示：
這些線本質上是種超級電容器，但無需外加電源充電。因奈米碳管與電解質的化學電勢不同，當線浸入電解質時，一部分電荷會嵌入。線拉伸時，體積減小，使電荷相互靠近，電荷產生的電壓增高，從而獲得電能。
2014~2016 年，哈爾濱工業大學博士生楚合濤至德州大學達拉斯分校接受訓練，正是自那時起，哈爾濱工業大學冷勁松教授課題組與德州大學達拉斯分校 Ray H. Baughman 教授課題組，開始了有關奈米碳管線人工肌肉的研究。
這次正是博士畢業生的楚合濤為論文共同作者之研究。
人工肌肉性能達到新突破
那麼，奈米碳管線和人工肌肉之間，又有什麼關係？
論文介紹，滲透離子（不論正負）會影響著長度、直徑的變化，因此奈米碳管線可用作電化學致動器。據悉，奈米碳管線人工肌肉是典型的智慧材料，主要透過熱、電化學兩種方式驅動，兩種驅動方式有差別。
根據熱力學定律，熱驅動受卡諾循環效率（Circulation efficiency in Kano，一高溫熱源溫度 T1 和一低溫熱源溫度 T2 的簡單循環）制約──比電化學驅動能量轉換效率更高，有更廣闊的應用前景。
基於這點，研究團隊構建全固態肌肉（all-solid-state muscle）。透過向線滲透帶電聚合物，纖維開始部分膨脹，隨著離子損失長度會增加，增加肌肉的總衝程。
哈爾濱工業大學表示，研究人員首次發現透過聚電解質功能化的策略，可達成人工肌肉智慧材料的「雙極」（Bipolar）驅動轉變為「單極」（Unipolar）驅動（如下圖），同時發現人工肌肉隨電容降低、驅動性能增強的反常現象（Scan Rate Enhanced Stroke，SRES）。
研究人員發現這些效果：
做到單一離子嵌入、嵌出的「單極」效應，解決「雙極」效應反向離子的嵌入、嵌出引起的性能降低問題，提高工作效率與能量密度等性能；
人工肌肉隨掃描速率增加，驅動性能增加，解決了傳統人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題。
哈爾濱工業大學認為：
此重要突破解決了人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題，為後續設計具有無毒、低驅動電壓的高性能驅動器提供新的理論基礎。
值得一提的是，此突破在空間展開結構、仿生撲翼飛行器、可變形飛行器、水下機器人、柔性機器人、可穿戴外骨骼、醫療機器人等領域有巨大的應用潛力。
關於作者
早在 1990 年代初，哈爾濱工業大學複合材料與結構研究所就確立智慧材料與結構的研究方向。哈工大在這領域的探索離不開一個名字──冷勁松。
冷勁松畢業於哈爾濱工業大學複合材料專業，2004 年起擔任哈工大航天學院複合材料與結構研究所教授、博班導師。
1992 年起，冷勁松就開始開展智慧材料系統和結構的研究，主要研究方向包括智慧材料系統和結構系統、光纖傳感器、結構健康監控、複合材料結構設計和工藝技術、可變翼飛行器、結構振動主動控制、光纖通訊和微波光電子器件、微機電系統等等。
另外，冷勁松也在 International Journal of Smart & Nano Materials 擔任主編，《Smart Materials & Structures》和《Journal of Intelligent Material Systems and Structures》等國際雜誌擔任副主編。2006 年入選中國教育部新世紀優秀人才計劃，2007 年入選長江學者特聘教授，2018 年當選歐洲科學院物理與工程學部外籍院士（Members of the Academia Europaea）。
論文通訊作者之一正是冷勁松。
2020 年 3 月 4 日，冷勁松教授團隊與美國馬里蘭大學 Norman M. Wereley 教授團隊的共同研究成果發表於國際著名期刊《Soft Robotics》，展示受象鼻啟發、可伸展／收縮的氣動人工肌肉基礎上設計的新型彎曲螺旋可伸展／收縮氣動人工肌肉（HE-PAMs / HC-PAMs）。
這次研究，將使團隊在人工肌肉方面的探索更深入。
資料來源：https://technews.tw/2021/02/11/unipolar-stroke-electroosmotic-pump-carbon-nanotube-yarn-muscles/
電子重量傳感器 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的最佳貼文
購物流程再簡化！Amazon「智慧購物車」實現無人零售新里程
由 雷鋒網 -2020 年 7 月 20 日
將亞馬遜在數字領域所掌握的便利帶到現實世界的購物體驗中。
亞馬遜在無人零售上又出新招了。亞馬遜推出了智慧購物車 「Dash Carts」。當消費者向購物車內添加商品時，Dash Carts 會一直跟蹤商品；當購物者取出購物袋時，它會自動結賬，免去了排隊結賬的麻煩。
此購物車將在亞馬遜位於加州的 Woodland Hills 雜貨店最先被推出。
1
「真的可以拿完東西就走人嗎？」不少人有些疑惑，一個購物車怎麽幫我準確識別商品並直接扣費？
Dash Carts 購物車主要採用電腦視覺算法和傳感器融合技術來實現。
在亞馬遜無人收銀場景中，消費者進入亞馬遜雜貨店後，首先掃描亞馬遜應用程序（App）中的二維碼，然後登錄到亞馬遜賬戶購物車，並加載 Alexa 購物清單。
每輛 Dash 購物車都配備了攝影鏡頭、傳感器、磅秤和顯示螢幕。
當物品放在購物車內的袋子裡時，攝影鏡頭透過電腦視覺算法識別物品，購物車會發出嗶嗶聲，表示商品的條形碼已被讀取並記錄為購買行為；如未能識別，顯示器上的燈會顯示橙光，消費者需再次識別。
如果需要添加沒有條形碼的商品，比如新鮮農產品，顧客只需點擊購物車螢幕上的「添加 PLU 商品」按鈕，然後輸入商品的 4 位數代碼，內置的磅秤會自動秤重，重量和價格會顯示在螢幕上。
當有商品被拿出時，攝影鏡頭也會自動識別，顯示螢幕也會相應刪減訂單，調整總價。
有人會問：「優惠券可以在這個購物車上用嗎？」這點亞馬遜也想到了，購物車配備了優惠券掃描器，掃描後顯示螢幕會自動計算優惠後的價格，或者消費者也可以在顯示螢幕上輸入優惠券代碼。
最後一步是付款環節，購物結束時，消費者透過商店的 Dash Cart 通道離開，傳感器可以自動跟蹤顧客的訂單，亞馬遜會自動結賬，並透過電子郵件發送電子收據。（Amazon首間「無人生鮮超市」開張，鎖定客群卻不是一般家庭？）
一個完整的購物過程就形成了。
2
「這不就是把自助結賬機搬到了購物車上嘛！」有人不以為然。Dash 購物車雖然本質與自主結賬機相同，但它有一個後者不具備的優勢：無需排隊。
暫且不提企業數字化轉型的必然趨勢，現今歐美尤其是美國 COVID-19 疫情一直未得到控制，且未來不排除長期存在的可能，無接觸、無需排隊的必要性更加凸顯。
這次也並非亞馬遜首次使用無人收銀模式和技術。早在 2018 年，無人收銀技術就在亞馬遜 Go 商店使用，亞馬遜已經有大約 25 家無收銀員商店。
Go 商店中，顧客使用 Amazon Go 應用程序透過旋轉門進入商店。
購物過程中，亞馬遜通過天花板的攝影鏡頭、貨架上的重量傳感器和深度學習技術，以檢測購物者從貨架上取下或放回貨架上的商品，並跟蹤在虛擬購物車中的商品。
當他們離開商店時，「Just Walk Out」技術自動從他們的亞馬遜賬戶中扣除所取商品的費用，然後向應用程序發送收據。
Go 模式主要應用於較小的商店，對於一個需要提供全方位服務的超市，Go 模式難以在大規模下保障精確度。另外，因 Go 模式監視的範圍更大，隱私上不如智慧購物車有安全感。
與亞馬遜 Go 在智慧商店裡分散安裝傳感器不同的是，Dash 購物車完全依靠內置的技術，這使得 Dash 購物車可能比天花板和貨架攝影鏡頭監控更方便、更精準。
而且由於Dash Cart對智慧商店的功能要求不高，大型、小型的智慧超市都能 hold 住，體積小、易部署，亞馬遜可以以更快的速度推出，能吸引更多的顧客使用。
無論從隱私角度、技術角度還是實用性來看，智慧購物車都以一種小而可管理的方式略勝一籌。智慧無論從隱私角度、技術角度還是實用性來看，智慧購物車都以一種小而可管理的方式略勝一籌。
3
在此時前，亞馬遜推出過諸多智慧零售設備，如一鍵下單的 Dash 按鈕，只需連上 WiFi，設定好每次要購買的商品種類和數量，然後貼在室內的任何角落，在需要購買該商品時，按一下，它就會自動向電商平台發送訂單。
雖然這個產品已經在 2019 年永久下架，亞馬遜對智慧零售的探索不曾停止。
亞馬遜一系列新技術、新產品都是建立在一個核心宗旨之上：將亞馬遜在數字領域所掌握的便利帶到現實世界的購物體驗中。Go 商店和 Dash 購物車都因此邏輯而產生。
「我們盡量簡化購物流程，讓顧客不用學習任何新的購物方式。一旦你用手機登錄，你就可以把手機收起來，你的正常購物方式會保持不變。」
亞馬遜負責實體零售和技術的副總裁迪利普．庫馬爾（Dilip Kumar）對 Dash 購物車如此定位。
「我們建立這個系統的主要動機是為了能夠節省客戶的時間。」
在過去的幾年裡，亞馬遜已經打入了線下零售市場，透過無收銀員技術，除了讓消費者購物體驗更加愉快，也可將自己與其他實體零售商區分開來。
資料來源：https://fc.bnext.com.tw/amazon-dash-carts/
電子重量傳感器 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的最佳解答
購物流程再簡化！Amazon「智慧購物車」實現無人零售新里程
由 雷鋒網 -2020 年 7 月 20 日
將亞馬遜在數字領域所掌握的便利帶到現實世界的購物體驗中。
亞馬遜在無人零售上又出新招了。亞馬遜推出了智慧購物車 「Dash Carts」。當消費者向購物車內添加商品時，Dash Carts 會一直跟蹤商品；當購物者取出購物袋時，它會自動結賬，免去了排隊結賬的麻煩。
此購物車將在亞馬遜位於加州的 Woodland Hills 雜貨店最先被推出。
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「真的可以拿完東西就走人嗎？」不少人有些疑惑，一個購物車怎麽幫我準確識別商品並直接扣費？
Dash Carts 購物車主要採用電腦視覺算法和傳感器融合技術來實現。
在亞馬遜無人收銀場景中，消費者進入亞馬遜雜貨店後，首先掃描亞馬遜應用程序（App）中的二維碼，然後登錄到亞馬遜賬戶購物車，並加載 Alexa 購物清單。
每輛 Dash 購物車都配備了攝影鏡頭、傳感器、磅秤和顯示螢幕。
當物品放在購物車內的袋子裡時，攝影鏡頭透過電腦視覺算法識別物品，購物車會發出嗶嗶聲，表示商品的條形碼已被讀取並記錄為購買行為；如未能識別，顯示器上的燈會顯示橙光，消費者需再次識別。
如果需要添加沒有條形碼的商品，比如新鮮農產品，顧客只需點擊購物車螢幕上的「添加 PLU 商品」按鈕，然後輸入商品的 4 位數代碼，內置的磅秤會自動秤重，重量和價格會顯示在螢幕上。
當有商品被拿出時，攝影鏡頭也會自動識別，顯示螢幕也會相應刪減訂單，調整總價。
有人會問：「優惠券可以在這個購物車上用嗎？」這點亞馬遜也想到了，購物車配備了優惠券掃描器，掃描後顯示螢幕會自動計算優惠後的價格，或者消費者也可以在顯示螢幕上輸入優惠券代碼。
最後一步是付款環節，購物結束時，消費者透過商店的 Dash Cart 通道離開，傳感器可以自動跟蹤顧客的訂單，亞馬遜會自動結賬，並透過電子郵件發送電子收據。（Amazon首間「無人生鮮超市」開張，鎖定客群卻不是一般家庭？）
一個完整的購物過程就形成了。
2
「這不就是把自助結賬機搬到了購物車上嘛！」有人不以為然。Dash 購物車雖然本質與自主結賬機相同，但它有一個後者不具備的優勢：無需排隊。
暫且不提企業數字化轉型的必然趨勢，現今歐美尤其是美國 COVID-19 疫情一直未得到控制，且未來不排除長期存在的可能，無接觸、無需排隊的必要性更加凸顯。
這次也並非亞馬遜首次使用無人收銀模式和技術。早在 2018 年，無人收銀技術就在亞馬遜 Go 商店使用，亞馬遜已經有大約 25 家無收銀員商店。
Go 商店中，顧客使用 Amazon Go 應用程序透過旋轉門進入商店。
購物過程中，亞馬遜通過天花板的攝影鏡頭、貨架上的重量傳感器和深度學習技術，以檢測購物者從貨架上取下或放回貨架上的商品，並跟蹤在虛擬購物車中的商品。
當他們離開商店時，「Just Walk Out」技術自動從他們的亞馬遜賬戶中扣除所取商品的費用，然後向應用程序發送收據。
Go 模式主要應用於較小的商店，對於一個需要提供全方位服務的超市，Go 模式難以在大規模下保障精確度。另外，因 Go 模式監視的範圍更大，隱私上不如智慧購物車有安全感。
與亞馬遜 Go 在智慧商店裡分散安裝傳感器不同的是，Dash 購物車完全依靠內置的技術，這使得 Dash 購物車可能比天花板和貨架攝影鏡頭監控更方便、更精準。
而且由於Dash Cart對智慧商店的功能要求不高，大型、小型的智慧超市都能 hold 住，體積小、易部署，亞馬遜可以以更快的速度推出，能吸引更多的顧客使用。
無論從隱私角度、技術角度還是實用性來看，智慧購物車都以一種小而可管理的方式略勝一籌。智慧無論從隱私角度、技術角度還是實用性來看，智慧購物車都以一種小而可管理的方式略勝一籌。
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在此時前，亞馬遜推出過諸多智慧零售設備，如一鍵下單的 Dash 按鈕，只需連上 WiFi，設定好每次要購買的商品種類和數量，然後貼在室內的任何角落，在需要購買該商品時，按一下，它就會自動向電商平台發送訂單。
雖然這個產品已經在 2019 年永久下架，亞馬遜對智慧零售的探索不曾停止。
亞馬遜一系列新技術、新產品都是建立在一個核心宗旨之上：將亞馬遜在數字領域所掌握的便利帶到現實世界的購物體驗中。Go 商店和 Dash 購物車都因此邏輯而產生。
「我們盡量簡化購物流程，讓顧客不用學習任何新的購物方式。一旦你用手機登錄，你就可以把手機收起來，你的正常購物方式會保持不變。」
亞馬遜負責實體零售和技術的副總裁迪利普．庫馬爾（Dilip Kumar）對 Dash 購物車如此定位。
「我們建立這個系統的主要動機是為了能夠節省客戶的時間。」
在過去的幾年裡，亞馬遜已經打入了線下零售市場，透過無收銀員技術，除了讓消費者購物體驗更加愉快，也可將自己與其他實體零售商區分開來。
資料來源：https://fc.bnext.com.tw/amazon-dash-carts/