【文章內(nèi)容簡介】 三代機器人第四章 機器人智能應(yīng)用實例 Asimo簡介類人機器人ASIMO（Advanced Step in Innovative Mobility，高級步行創(chuàng)新移動機器人）是本田公司開發(fā)的雙足步行宇宙人ASIMO（仿人形機器人）雙腳步行機器人，于2000年11月首次在橫濱國際和平會議中心舉行的機器人展示會上亮相。ASIMO是目前最先進的仿人行走機器人。，體重54公斤，具有26個自由度，具有體型小、重量輕的特點，其外形就像背書包的小學(xué)生。早期的機器人如果直線行走時突然轉(zhuǎn)向，必須先停下來，看起來比較笨拙。而ASIMO就靈活得多，它可以實時預(yù)測下一個動作并提前改變重心，因此可以行走自如，進行諸如“8”字形行走、下臺階、彎腰等各項“復(fù)雜”動作。此外，ASIMO還可以握手、揮手，甚至可以隨著音樂翩翩起舞。 圖4 ASIMO(1)能夠?qū)崿F(xiàn)像人類一樣自然奔跑的新姿勢控制技術(shù) 為了防止高速移動產(chǎn)生的足部打滑和空中旋轉(zhuǎn)，保持平衡狀態(tài)，Honda通過利用上半身彎曲和旋轉(zhuǎn)的新姿勢控制理論和新開發(fā)的高速應(yīng)答硬件等，使ASIMO的最大奔跑速度達到了3km/h。同時。 在實現(xiàn)機器人的奔跑方面，面臨著2大課題。一個是正確地吸收飛躍和著陸時的沖擊，另一個是防止高速帶來的旋轉(zhuǎn)和打滑。 ①、正確地吸收飛躍和著陸時的沖擊。實現(xiàn)機器人的奔跑，要在極短的周期內(nèi)無間歇地反復(fù)進行足部的踢腿、邁步、著地動作，同時，還必須要吸收足部在著地瞬間產(chǎn)生的沖擊。Honda利用新開發(fā)的高速運算處理電路、高速應(yīng)答/高功率馬達驅(qū)動裝置、輕型/高剛性的腳部構(gòu)造等，設(shè)計、開發(fā)出性能高于以往4倍以上的高精度/高速應(yīng)答硬件。 ②、防止旋轉(zhuǎn)、打滑。在足部離開地面之前的瞬間和離開地面之后，由于足底和地面間的壓力很小，所以很容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)和打滑。克服旋轉(zhuǎn)和打滑，成為在提高奔跑速度方面所面臨的控制上的最大課題。對此，Honda在獨創(chuàng)的雙足步行控制理論的基礎(chǔ)上，積極地運用上半身的彎曲和旋轉(zhuǎn)，開發(fā)出既能防止打滑又能平穩(wěn)奔跑的新型控制理論。由此，ASIMO實現(xiàn)了時速達3km/h的像人類一樣的平穩(wěn)奔跑。而且。另外，人類在奔跑時，雙足懸空的時間(跳躍時間)。目前，，與人類的慢跑速度相同。 (2)自律性的連續(xù)移動技術(shù) 通過地面?zhèn)鞲衅鳙@得的周圍環(huán)境信息和預(yù)先錄入的地圖信息等，ASIMO能夠在步行的同時修正路線偏差，途中無需停歇地直接移動到目的地。 通過地面?zhèn)鞲衅骱皖^部視覺傳感器發(fā)現(xiàn)障礙物時，ASIMO可以自身判斷，迂回選擇其他路線。 (3)配合人的活動而連貫活動的技術(shù) ASIMO通過頭部視覺傳感器、手腕部位新增加的腕力傳感器等檢測人的動作，可以進行物品交接，或配合人的動作而握手，而且能夠朝著手被牽引的方向邁步等，實現(xiàn)了與人相配合的動作。 Asimo本領(lǐng)大 ASIMO采用了智能化、實時和靈活的行走技術(shù)——iWALK技術(shù)①自由行走 ASIMO可以在平坦的地面上順暢行走。可調(diào)整步伐來保持上半身的平衡，還可旋回、8字行走。iWALK技術(shù)的特點是在早期行走控制技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了預(yù)測移動控制技術(shù)。這項新的雙腿行走技術(shù)使得機器人的行走更加具有靈活性，使ASIMO更順暢和更自然地行走。 形成預(yù)測移動控制技術(shù)：當人向前行走并開始轉(zhuǎn)向時，在開始轉(zhuǎn)向前會朝轉(zhuǎn)向的內(nèi)側(cè)改變其重心。正是由于有了iWALK技術(shù)，ASIMO可以實時地預(yù)測其下一個移動動作并提前改變其重心。ASIMO則可以實時地形成行走方式，并可隨意改變腳的位置和轉(zhuǎn)向角度。因此，可以向多個方向順暢地行走。此外，由于能夠自如地改變步幅(每步的時間)，所以ASIMO的移動更加自然。 ②自動修正位置。 ASIMO可自行識別步行路線上的標示，根據(jù)標示一邊走一邊。通過搭載的多個傳感器，可自行判斷和區(qū)分信息，對周圍的環(huán)境作出反應(yīng)，同時自動調(diào)整傳感器的感應(yīng)度，獲得穩(wěn)定的環(huán)境信息。由此，ASIMO可在復(fù)雜的環(huán)境下迅速并平穩(wěn)地移動。 視覺傳感器：通過眼睛攝像機進行連續(xù)拍攝，對人類輪廓特征進行識別，根據(jù)前后數(shù)據(jù)進行真實性判斷，準確地識別對面的人類。地面?zhèn)鞲衅鳎河杉t外線傳感器和攝像機構(gòu)成。紅外線傳感器可探知距離腳尖2米外的地面及障礙物，CCD攝像機可根據(jù)地面上的標識和光澤度調(diào)整閃光燈，準確修正外界圖像信息。 超聲波傳感器：視覺傳感器捕捉不到的玻璃等信息，則由超聲波傳感器進行捕捉，可檢測出距離米的障礙物。③使用道具 交遞托盤：通過頭部的眼睛照相機和手腕上的力度感應(yīng)器，可以檢測出人類的行動，實時地交接、接納托盤等物品。 運用手腕的傳感器，ASIMO可調(diào)整左右手腕的推力，保持與推車之間的合適距離，一邊前進一邊推車。當推車遇到障礙時，ASIMO還會自行減速并改變行進方向，直線或者轉(zhuǎn)彎推車。 ④信息交流 ASIMO可識別人的聲音以及其它響動，可進行簡單的會話。另外，ASIMO還可以識別聲音的來源，當你叫它時，它還會把頭轉(zhuǎn)向你的方向，看著說話的人來交流。 識別移動物體：檢測出由頭部裝載的攝像機提供的影像信息中的多個移動物體，識別移動物體的距離和方向。用攝像機追蹤人的行動、跟著人步行、感知到人的接近并打招呼，等等。 情景姿勢識別：從影像信息中檢測出手的位置和運動，識別姿勢和動作。不僅僅可識別聲音指令，也可以使別人的自然動作并作出反應(yīng)。＊推斷人手指向的位置，向該方向移動。(姿勢識別) ＊人伸出手時會握手。(姿勢識別) ＊人揮手時，會回應(yīng)做揮手動作。(動作識別)等等。 環(huán)境識別：識別周圍的環(huán)境，把握障礙物的位置，可以避免碰撞并繞行。＊人或其他移動的障礙物突然出現(xiàn)在面前時會停下來，離開后繼續(xù)步行。 ＊發(fā)現(xiàn)靜止障礙物會繞行等等。 音源識別：特定音源位置的能力有了提高，另外可識別人的聲音和其他聲音。＊被叫名字后可以轉(zhuǎn)向那個方向并看著對方。 ＊看著說話的人的臉進行回答。 ＊對突然發(fā)出的聲音(落下和撞擊的聲音等)作出反應(yīng)并看那個方向等等。 面部識別：人和ASIMO即使都在移動之中也可以識別面部。 ＊能識別儲存在記憶中的面部，稱呼姓名、傳達信息，可做向?qū)А?＊可識別十個人左右等等。 和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合： ＊可根據(jù)顧客的信息進行適宜的接待和服務(wù)。 ＊可向個人計算機終端傳送客人來訪的通知，并可直接傳送來訪者的面部圖象。 ＊可將客人引導(dǎo)至約定的場所等等。 和因特網(wǎng)的連接： 可根據(jù)聲音指令在被詢問到新聞和天氣時，可以從因特網(wǎng)獲取信息進行回答等等。 ⑤認知環(huán)境 識別周圍的環(huán)境，把握障礙物的位置，可以避免碰撞并繞行。人或其他移動的障礙物突然出現(xiàn)在面前時會停下來，離開后繼續(xù)步行。2005年末Honda發(fā)表的新技術(shù)提高了各傳感器的精度，使ASIMO對周圍環(huán)境的認知度更高。通過搭載的多個傳感器，可自行判斷和區(qū)分信息，對周圍的環(huán)境作出反應(yīng)，同時自動調(diào)整傳感器的感應(yīng)度，獲得穩(wěn)定的環(huán)境信息。由此，ASIMO可在復(fù)雜的環(huán)境下迅速并平穩(wěn)地移動。 ⑥NewIC通信卡 根據(jù)IC通信卡提供的客人信息，ASIMO可判斷出對方的屬性和位置，判斷與客人的距離，還會與擦身而過的人打招呼，將客人引導(dǎo)至預(yù)定的場所，可根據(jù)顧客的信息進行適宜的接待和服務(wù)。ASIMO指尖的力度傳感器可檢測出牽手人手的力度和牽引的方向，然后調(diào)整步行速度和前進的方向。ASIMO可針