本研究以動物輔助治療(Animal-Assisted Therapy, AAT)為概念出發,結合人工智慧視覺辨識與嵌入式控制技術,透過智慧機械模擬治療犬的互動模式,提供復健訓練與教育輔助功能。相較於真實動物,本系統可避免過敏、飼養環境與照護成本等問題,具備普及性與持續性的優勢。
系統架構包含三大核心模組:人工智慧視覺模組、嵌入式控制模組與人機互動介面。電腦端負責 AI 推論與移動決策,Raspberry Pi 負責影像串流與通訊轉發,Arduino 控制車體與機械手臂的動作。系統採用 YOLOv10 模型辨識乒乓球與人類位置,並結合 Depth Anything V2 深度估測技術計算距離,用以規劃移動策略。系統透過 MediaPipe 手部辨識偵測使用者手勢,以判定是否為主要互動對象;當偵測到球離開使用者手掌時,系統就會啟動自動搜尋模式,鎖定球的位置並執行移動、撿拾與歸還等動作,完成自動化的「丟接球互動」。此外,系統整合 MediaPipe 人臉辨識技術,透過特徵向量比對來「記住」主要使用者,即使畫面中有多位人物,也能穩定辨識原先互動對象。
為提升操作彈性,系統設有人控模式與自動模式兩種模式:人控模式可讓使用者透過介面直接操控車體與手臂,自動模式則讓機器狗依據 AI 判斷自主完成搜尋與互動任務。
本研究的創新在於結合多種人工智慧技術,打造具互動性的智慧平台。此系統能模擬治療犬的陪伴行為,並可應用於復健訓練、兒童教育或長者照護等場域。綜合而言,本研究展示了人工智慧與嵌入式控制的跨域整合成果,達成「科技取代動物輔助」的概念,期望未來能在智慧照護與情緒輔助領域中發揮實際價值,推動智慧照護邁向更人性化與互動化的發展。