一年一度的日本先端电子信息科技展(CEATEC Japan 2017)反映了日本消费性电子产业的最新变化，会场中早就很少看到传统日本消费性电子大厂展示电视机、摄影机以及手机这类产品，快速取而代之的是各家零组件供货商如欧姆龙(Omron)、罗姆半导体(Rohm)、阿尔卑斯电气(Alps)、村田制作所(Murata)等等，积极推销各种搭配人工智能(AI)软件以及触觉(haptic)技术的传感器与链接模块，他们视这些方案为实现未来虚拟现实(VR)的关键。
此时此刻，物联网(IoT)已经成为各家电子产业供货商最热衷的应用，但在10月初于日本千叶县幕张展览馆(MAKUHARI)举行的2017年CEATEC会场上，最受来自海外记者们瞩目的，就是各种被编程为说话、思考与行为模式就像是日本人的机器人与传感器产品；这些产品反映了日本人的感觉、偏好以及习惯。
通常日本开发的机器人会比来自其他国家的更“健谈”，日本设计的智能喇叭也不只是能接收使用者命令，还能“预测”他们的需要；它们喜欢跟人聊天。而有越来越多的嵌入式系统搭配了AI算法，对于“推理”功能特别重视。
我们在会场上看到不少配备了众多传感器的新设备现身，包括设计为人类选手训练工具的一颗棒球；还有会打乒乓球的机器人，被设计为能识别人类对手的球技水平，并能依据该水平调整自己的熟练度。
机器人与传感器成为CEATEC Japan 2017会场上的主角
一个很明显的共同趋势是，日本开发者社群已经将目标设定为打造完美的“协同机器人”(co-bots)，专注于让机器人去“了解”人类，而不是打败或是取代我们；这个概念与丰田汽车(Toyota)自动驾驶车“守护天使”(guardian angel)是一致的。会场上看到的机器人都很娇小，外观也不具有威胁性──至少都是可爱型，而且说话声音就像是5~7岁的小男孩；像是“魔鬼终结者”那种类型的机器人在CEATEC可不受欢迎。
EE Times姊妹刊，EE Times Japan的日本编辑同事告诉我们，日本机器人的设计原则衍生自《原子小金刚》(Astro Boy，外观是一个小男孩的人形机器人)，以及《哆啦A梦》(Doraemon，编按：谁不认识机器猫小叮当的来跟我说！)等知名日本动画角色，众多日本工程师与消费者是与这些角色一起成长，将它们视为人类的好伙伴以及偶像。
不过，我们一方面担心日本工程师们是否会太强调那些能理解“人类情感”、会尝试读取使用者是悲伤、开心、沮丧还是充满希望…等心情的传感器，使得机器人更像是玩具而非有效率的自动化工具；在另一方面，如果我们的机器人并不那么“了解”我们，我们又该如何与这些下一代的机器共处？
接下来让我们一起看看今年CEATEC会场上的机器人朋友以及新鲜产品吧！
聚焦“对话”功能的智能喇叭
Amazon的智能喇叭Echo可以靠边站了…日本大厂Sharp开发了一款智能喇叭，不只能像是Echo那样接受用户的查询指令，还能预测用户的需求。Sharp的物联网云端业务部门产品营销主管Takayuki Nagamatsu(见文章上方大图)表示：“我们想让智能喇叭不只是擅长语音识别，也要能与人类对话。”
Sharp的智能喇叭长的就像一个可爱机器人，擅长对话
假设一位使用者已经让Sharp的冰箱与烤箱连网，该款智能喇叭能根据用户已有的数据，提供菜单与食谱的建议；使用者也可以请智能喇叭提供建议菜单的低热量替代方案。
来打一场乒乓吧！
Omron展示的桌球机器人Forpheus，是利用由该公司两年前收购的美国厂商Adept Technology开发之现成工厂自动化机器人设备改造而成。Forpheus的关键功能包括一个配备3个摄影机的系统，用以识别球以及评估选手；还有一支由AI控制器控制的高速机械手臂、一套负责挥球拍的五轴马达系统，以及一套以每秒80次速度，计算球速与旋转方向、预测球路的系统。
用工厂自动化设备改造的乒乓球机器人
Omron的运动传感器(通常运用在工厂自动化设备)搭配深度学习算法，能提升乒乓球机器人判断对手球技水平的能力；此外Forpheus还添加了两项新功能，其一是能同步控制两个机器人，其二是利用AI来预测杀球的能力。
Omron使用的同步控制机器人，包括一个负责发球的关节型机器人(左)，以及一个负责挥拍的平行链接机器人。
Omron物理传感实验室(Physical Sensing Lab)主管Masayuki Koizumi表示，同步控制两种不同类型机器人特别重要，因为该公司开发乒乓球机器人的终极目标是设计协同机器人，也就是能在同一个工厂中与人类一起工作。
每当与人类对手开战时，Forpheus还会开口说话，除了鼓励对方也解释自己下一步动作；为何要让它能说话？Koizumi解释，这种设计是为了训练机器人与人类沟通的“意图”，而相反的，机器人也需要了解人类的意图。透过正确评估人类的能力，机器人应该要能调整自己的行为：“我们认为这是实现人类与机器无缝切换的关键。”
而AI技术的采用显然也是让机器人能评估人类对手与球的运动之关键；不过Koizumi坦承，最新一代的Forpheus虽然能预测杀球，但有时候也会被人类的移动或是“假动作”搞混：“显然我们还需要更多数据来让机器人学习。”
Koizumi透露，Forpheus是在PC上以Python语言进行深度学习，而Omron采用的深度学习平台并非像是Nvidia平台那般先进的方案：“我们专注于嵌入式系统，选择乒乓球做为深度学习的题材，是因为那是我们受限于硬件之系统可以处理的适当学习水平。”
机器教你拉小提琴
在CEATEC Japan 2017会场上，罗姆(Rohm)展示了一款为中/小提琴手演奏者量身打造的可穿戴设备，包括套在手臂上的传感设备，以及戴在手腕上的传感器分析套件；这两种设备需要配对使用，能透过侦测、追踪提琴演奏者的运动，对其弓法进行实时分析，并将来自可穿戴设备的回馈结果立即显示于屏幕上(上方大图)，如此能让提琴演奏者注意自己的手臂动作以改善弓法
Rohm为提琴演奏者设计的可穿戴设备，包括内部嵌入了加速度计、陀螺仪还有蓝牙低功耗(Bluetooth LE)组件的手臂传感器，还有佩带于手腕的小型传感器评估工具套件，内部也有加速度计。
棒球也要连网！
阿尔卑斯电气(Alps Electric)在CEATEC Japan 2017展示了一颗标准规格的棒球，内部嵌入了传感器以及无线通信设备，能在内部量测球速、旋转圈数以及投球时的旋转轴心(spin axis)；但这颗球不能真的拿来打，它的任务是分析投手的姿势以求改进。
与一般正式比赛用的棒球相比，这颗球的重量、重心、材质以及缝线方法完全相同，只有内部多加了电子组件；Alps Electric的工程师自信地表示，它可以在投手与捕手抛接时连续撷取运动信息，完全不会影响投手的日常表现。
这颗外观与一般棒球毫无分别的智能球只能拿来练投不能真打
棒球内部嵌入了加速度计以判定起始、球掷出以及接球等时间点，并有一颗角速率传感器(angular rate sensor)来分析投球形式，还有地磁传感器(geomagnetic sensor)用以计算旋转数以及量测旋转角度；此外棒球支持蓝牙低功耗，并有专属固件，支持无线下载更新。
智能棒球的主要任务是分析投手的姿势
智能棒球内部的传感器可量测球速与球的转速
能飞上天的连网纸鹤
CEATEC Japan 2017会场最吸引人的展示之一，是能远程遥控并在半空中优雅飞翔的一只大型纸鹤；纸鹤的“大脑”是一片超小型的MCU控制板。折出这只大型纸鹤的Rohm表示，他们并没有采用什么遥控新技术，而是要展示该公司物联网(IoT)开发板的性能。
Rohm的大型纸鹤搭载了IoT技术
该IoT开发板配备16位MCU、920MHz无线技术，并有陀螺仪与加速度计：“我们想藉此展示让日本中小企业知道，将旧系统改造成无线控制的连网IoT系统，是多么简单的一件事。”
Rohm的IoT解决方案
支持5G的“远程临场”技术
日本电子产业也听到了5G正快速接近的“脚步声”，当地移动通讯营运商KDDI在CEATEC Japan 2017会场以“AU”品牌展示了名为Telesar V的一种可投射使用者第二自我(alter-ego)之远程临场(telexistence)机器人系统。
KDDI展示支持5G通讯的远程临场机器人操作接口
所谓的远程临场，就像是电影《阿凡达》(Avatar)或《环太平洋》(Pacific Rim)中出现过的机器人控制系统，无论操作者在何处，机器人“替身”会实时将感受到的触觉信息回馈给用户；使用者也能透过机器人与远程环境互动，无论该环境是真实世界、虚拟世界或是两者的结合。
在KDDI的AU摊位展示的机器人系统(左)会将精细的触觉信息传递给人类用户，后者不但能远程体验到机器人的动作(例如拿了一个杯子)，也能感觉到机器人触摸之物体的不同纹理。
专门跟小baby说话的机器人
松下(Panasonic)认为，不同的“听众”会需要不同的机器人。这家日本老牌消费性电子大厂开发了形状就像颗球的社交机器人Cocotto，目标是“藉由运动、对话与链接云端服务的功能，帮助婴儿启发感官”；此外Cocotto也利用AI去积极学习一般人不容易懂的“婴儿语”。
为婴儿使用者量身打造的机器人
该机器人表面是以半透明塑料制成，外观平滑，没有外接组件或是轮子等可能会伤害婴幼儿的部份；Panasonic表示，其设计原则的首要前提就是“无害”。
更真实的虚拟体验
针对虚拟现实(VR)技术使用者，Alps Electric透过结合了触觉传感器以及热电组件的设备，号称能提供更真实的虚拟体验；这套名为Haptic Trigger Plus的系统，让VR用户能接收到虚拟物体的软硬度、温度触感，例如在虚拟世界中拿到的杯子是冷或热，还有雪人摸起来是真的很冰吗？甚至可以用游戏杆将虚拟世界中的雪人“远程融化”。
为VR应用打造的Haptic Trigger Plus触觉回馈系统
避免汽车驾驶人分心的监测设备
Omron在二十年前就开发出了高精准度的脸部辨识技术OKAO，该技术已经被运用于智能型手机与数字相机，能侦测摄影镜头前的人是不是睁开眼睛，并能适应侦测对象不同的发型、肤色，甚至是否有戴着眼镜或口罩，号称在不同的光线变化条件下──包括突然有强光照射或是强烈阴影笼罩──也能侦测并分析脸部情况。
而透过对OKAO添加深度学习功能，Omron声称其最新的AI技术不只能从静止的画面中辨识汽车驾驶人的表情与态度，还能分析一段时间内的数据来判别驾驶人是否有在注意路况，以及其状态是否适合驾驶车辆。
Omron开发监测汽车驾驶人状态的系统
Omron专注于算法的优化，以及开发能支持实时、在地化高精确度分析的小巧的嵌入式系统；该公司也期望能藉由与车厂之间已经建立的合作关系(有车厂已经采用Omron的致动器与传感器)，能有助于推广此驾驶人监测方案：“我们能设计与车窗致动器沟通的驾驶人监测系统，例如当系统侦测到驾驶人打嗑睡时，就会自动将车窗降下。”
Omron的驾驶人监测系统也支持后装市场
为机器人打造的3D光达
Panasonic在CEATEC Japan 2017还展示了该公司首款3D光达(LiDAR)传感器，不过这可不是为自动驾驶车辆打造，而是为了支持能自由移动的机器人；该新款3D光达能准确量测相对物体的方向与距离，而且支持水平60度、垂直270度的广角扫描。
Panasonic为机器人打造3D LiDAR
此外该系统可提供不同垂直视角与分辨率的侦测参数设定，号称在强烈的阳光下也能达到高精准度的侦测；Panasonic期望该3D光达能被机器人广泛采用，以支持机器人在周遭有许多移动物体，包括人类之室内或户外场地的自由移动。
编译：Judith Cheng
本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载
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