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智慧服務機器人的安全隱憂:如何確保人機協作的安全性

Smart Service Robots
Julia
2024-06-17

智慧服務機器人安全的重要性

隨著人工智慧與物聯網技術的飛速發展,智慧服務機器人已從科幻電影走入現實生活,廣泛應用於餐飲、零售、醫療、物流乃至家庭照護等多個領域。它們不僅提升了服務效率,也為人類生活帶來了前所未有的便利。然而,當這些具備自主移動、環境感知與決策能力的機器人與人類在同一個空間緊密互動時,其安全性便成為不容忽視的核心議題。人機協作的安全性,不僅關乎使用者的物理安全,更涉及數據隱私、系統穩定乃至社會倫理等多層面挑戰。一次意外的碰撞、一次敏感的個人數據洩露,都可能對使用者造成實質傷害,並嚴重打擊公眾對新興科技的信任。因此,在擁抱智慧服務機器人所帶來的革新之際,我們必須將「安全第一」作為研發、部署與應用的最高指導原則,從技術、標準、管理與倫理等多維度著手,系統性地建構安全防護網,確保人機和諧共處,才能真正釋放這項科技的潛能,打造安全可靠的智慧服務生態。

智慧服務機器人潛在的安全風險

智慧服務機器人的運作環境複雜多變,與人類頻繁互動,潛藏著多類型的風險,必須被全面識別與評估。

物理安全:撞擊、夾傷、跌落

這是最直觀且立即的風險。配備移動底盤的機器人(如送餐或導覽機器人)在動態環境中穿梭,可能因感測器誤判、路徑規劃失誤或突發障礙而與行人、顧客或員工發生碰撞,造成身體傷害。機械臂形態的機器人(例如用於沖泡咖啡或進行簡單物品遞送),其關節運動範圍內若未設有完善防護,可能導致夾傷或撞擊風險。此外,對於一些教育或娛樂型機器人,例如 ,雖然其設計初衷是教學與互動,但在操作不當或軟體出現異常時,其靈活的機械臂仍可能對近距離的使用者(尤其是兒童)構成潛在的物理威脅。香港機電工程署曾指出,在公共場所部署的服務型機器人,必須將防撞與緊急停止功能列為基本要求,以應對商場、醫院等人流密集環境的挑戰。

數據安全:隱私洩露、駭客攻擊

智慧服務機器人往往是數據的收集與處理節點。它們可能搭載攝影機、麥克風、雷射雷達(LiDAR)等多種感測器,持續收集環境影像、聲音、地圖及使用者互動數據。這些數據若在傳輸、儲存或處理過程中遭到竊取或濫用,將嚴重侵犯個人隱私。更危險的是,一旦機器人的控制系統被駭客遠程入侵,攻擊者可能竊取敏感資訊、癱瘓服務,甚至將機器人轉化為進行物理破壞的工具。例如,被惡意控制的巡邏機器人可能成為移動監視器,或配送機器人的貨艙被用於運送違禁品。因此,數據安全與網路安全是保障智慧服務機器人可信度的生命線。

功能安全:故障、失控

任何電子機械系統都存在故障的可能性。機器人的軟體可能出現程式錯誤(Bug),硬體如電池、馬達、感測器可能老化或失效。這些故障可能導致機器人行為異常,例如突然停止不動阻塞通道、無預警地高速移動、或執行錯誤指令。在關鍵應用場景,如協助長者服藥的機器人若發生劑量計算錯誤,後果不堪設想。功能安全的確保,需要從元器件的可靠性、系統的冗餘設計到軟體的異常處理機制進行全鏈條的把關。

如何提升智慧服務機器人的安全性

面對上述風險,產業界與研究機構已發展出多層次的安全提升策略,從本質安全設計到動態監控,構成縱深防禦體系。

安全設計:防撞設計、緊急停止機制

「設計即安全」是首要原則。在物理設計上,機器人外殼應採用圓潤、無尖角的設計,避免劃傷。移動機器人常配備觸碰感應邊條,一經碰撞立即停止。更先進的則採用軟性材料或可收縮的緩衝結構。緊急停止按鈕(E-Stop)必須是醒目、易觸及的實體按鈕,確保在任何情況下都能一鍵切斷動力,這是國際安全標準(如ISO 10218、ISO 13482)的基本要求。此外,像 這類機器人教育與開發平台,在設計時就強調其模組化與安全電壓特性,讓學習者在探索機器人編程與應用的同時,能在一個相對安全的低風險環境中進行,從源頭培養安全開發的意識。

安全控制:運動規劃、力覺感測

透過先進的演算法實現主動安全。運動規劃演算法能讓機器人即時計算出最安全、平滑的路徑,並預測人類的移動意圖,實現主動避障。對於協作型機械臂,力/力矩感測器是關鍵。當機械臂與人發生意外接觸時,感測器能即時偵測到異常的力變化,並立即停止或撤回動作,將碰撞力限制在安全範圍內(通常國際標準要求低於150牛頓)。這種「力量限制」設計,是實現親密人機協作的技術基石。

安全監控:遠程監控、故障診斷

單一機器人的本地安全並不足夠,需透過網路化進行全局監控。管理後台能遠程即時監控所有部署中 的狀態,包括位置、電量、感測器讀數、錯誤代碼等。系統可設定安全電子圍欄,當機器人偏離預設工作區域時自動告警。結合大數據與AI的預測性維護系統,能分析機器人的運作數據,提前預判潛在的硬體故障(如馬達異常磨損、電池效能衰退),從而安排預防性檢修,避免故障在運行中發生。

安全標準:符合國際安全標準

遵循國際公認的安全標準是產品上市與獲得市場信任的通行證。主要標準包括:ISO 10218(工業機器人安全要求)、ISO 13482(個人照護機器人安全要求)以及ISO/TS 15066(協作機器人應用指南)。這些標準詳細規範了機器人的設計、防護、風險評估與驗證方法。香港生產力促進局等機構也積極推動本地企業瞭解並導入這些國際標準,以提升香港研發與應用的機器人產品的安全水準與國際競爭力。

人機協作的安全策略

技術保障之外,完善的管理與操作策略是確保長期安全運行的關鍵。

安全區域劃分

根據機器人的任務與風險等級,對工作環境進行物理或虛擬的區域劃分。例如,可設定「專用區」(僅機器人工作)、「協作區」(人機共享,但機器人需以低速、低功率模式運行)以及「禁止區」(機器人不得進入)。透過UWB、視覺信標或區域雷射掃描,機器人能精確感知自身所處區域並切換相應安全模式。這在工廠、倉庫與醫院等場景尤為重要。

安全培訓與操作規範

所有與機器人互動的人員,包括操作員、維護工程師乃至一般員工,都必須接受相應的安全培訓。培訓內容應包括:機器人的基本工作原理、潛在危險、緊急停止程序、日常操作規範以及簡單故障的應對。明確的書面操作規程(SOP)必須張貼在顯眼處。對於像 yanshee robot 這類用於STEM教育的機器人,教師更需指導學生建立安全編程與操作的習慣,例如避免讓機械臂以高速朝向人體運動。

定期安全檢查與維護

建立嚴格的定期點檢與保養制度。檢查項目應涵蓋:機械結構(緊固件是否鬆動)、電氣安全(線路是否破損)、感測器功能(避障感測器是否校準準確)、軟體更新(是否安裝最新安全補丁)以及安全功能測試(緊急停止按鈕是否有效)。維護記錄應妥善保存,形成可追溯的安全履歷。

智慧服務機器人的倫理考量

安全性不僅是技術問題,更是深刻的倫理問題。隨著機器人自主性提高,我們必須提前思考其帶來的社會影響。

機器人的自主性與責任歸屬

當一台具備高度AI決策能力的 Smart Service Robots 在執行任務過程中造成損害(如因自主路徑選擇失誤而撞傷行人),責任應由誰承擔?是機器人的製造商、軟體開發商、系統整合商、所有者還是使用者?這是一個尚未有全球共識的法律難題。這要求我們在設計時就需考慮「可解釋的AI」,讓機器人的決策過程盡可能透明,並在技術層面設置「黑盒子」記錄運行數據,以便在事故發生後進行責任釐清。

數據隱私保護

倫理要求我們超越「合規」,追求「尊重」。機器人收集數據必須遵循「最小必要」原則,並明確告知使用者數據的用途、儲存期限與權利。數據應進行匿名化或去識別化處理,並採用加密技術保護。開發者應秉持「隱私默認設計」的理念,將隱私保護內嵌於產品設計之初,而非事後補救。香港個人資料私隱專員公署已發布多份指引,提醒機構在應用AI及機器人技術時,必須嚴格遵守《個人資料(私隱)條例》。

防止機器人被濫用

技術本身是中立的,但應用卻有善惡之分。強大的服務機器人平台,若安全防護不足,可能被改裝用於監視、騷擾甚至攜帶危險物品。因此,製造商有責任建立適當的技術防護措施(如權限管理、軟體簽章驗證)和使用條款限制,防止產品被用於非法或不道德的目的。同時,社會需要展開廣泛的倫理討論,建立行業自律規範與公眾監督機制。

安全第一,打造安全可靠的智慧服務機器人

綜上所述,智慧服務機器人的安全性是一個涉及「技術-管理-倫理」的系統工程。從 Ukit Explore 提供的安全教育基礎,到 yanshee robot 在互動中對安全設計的實踐,再到商業化 Smart Service Robots 所需滿足的嚴苛國際標準與複雜部署策略,每一環節都至關重要。香港作為國際都會與科技應用前沿,在引進和發展服務機器人產業時,更應以身作則,建立高標準的安全監管框架與倫理指引。唯有將安全意識深植於研發者、監管者、營運者與使用者的心中,構建多層次、全生命週期的安全防護體系,我們才能安心地享受智慧服務機器人帶來的福祉,穩步邁向人機共融的美好未來。安全,永遠是創新得以持續的基石。