淺析仿人機器人發(fā)展概況-在線瀏覽
2024-07-29 15:01本頁面
【正文】 機構(gòu)是仿人機器人的關(guān)鍵技術(shù)，對于仿人機器人的研究是從對行走機構(gòu)的研究開始的，日本旱稻田大學(xué)在1973年研制成功了最早具有記載的雙足步行人形機構(gòu)WABOT1。仿人機器人發(fā)展概況 摘 要: 介紹了國內(nèi)外仿人機器人的發(fā)展特點，以行走機構(gòu)為主要內(nèi)容詳細分析了日本、美國等幾種仿人機器人的主要技術(shù)及其技術(shù)指標，根據(jù)國外的樣機設(shè)計，分析了仿人機器人的控制設(shè)計中的一些問題，就國外仿人機器人發(fā)展對中國仿人機器人發(fā)展的差異提出了看法。關(guān)鍵詞: 仿人機器人，技術(shù)，雙足步行 1 概述仿人機器人在過去的10多年特別是近5年中發(fā)展迅猛，自從有關(guān)綜述文章發(fā)表以來，情況有了很大改變。本文重點論述世界范圍內(nèi)仿人機器人的近期發(fā)展，對行走機構(gòu)的發(fā)展做重點介紹。2005年2月18日出版的《科學(xué)》雜志上介紹了一種全新的行走機構(gòu)，康奈爾大學(xué)、麻省理工學(xué)院和荷蘭Delft理工大學(xué)的研究人員分別展示了基于這種行走機構(gòu)的樣機。這個企鵝臀部有兩個沒有動力的關(guān)節(jié)分別支撐兩條直腿，該企鵝可以沿著斜坡?lián)u搖晃晃的行走而下，這就是被動動力行走者。以Asimo為代表的傳統(tǒng)仿人機器人每一個關(guān)節(jié)都用一個驅(qū)動器。走動時，感知到左足觸地時，右踝驅(qū)動右足踢開地面，使右腿擺動至左腿前方，完成一步，反之亦然。Delft設(shè)計和康奈爾的設(shè)計大致相同，只是采用氣動驅(qū)動，MIT的設(shè)計則為每條腿有6個自由度，其中兩個踝部關(guān)節(jié)用電機驅(qū)動，其他都是被動的。傳統(tǒng)行走機構(gòu)的研究繼續(xù)瞄準動作的質(zhì)量。探討人類行走和奔跑時的各種動作方式。ZMP判據(jù)仍是二足步行機器人各種控制方法的基本依據(jù)．最早提出ZMP判據(jù)的南斯拉夫?qū)W者Vukobratovic最近對ZMP判據(jù)35年來的發(fā)展作了總結(jié)，Lim和他的同事 除了以仿人機器人上身軀干的擺動來補償下肢運動的力矩外，還采用了阻抗控制方法來吸收腳底板接地時的沖擊力，大大提高了行走的穩(wěn)定性。3仿人機器人的主要技術(shù)及其技術(shù)指標現(xiàn)有的仿人機器人五花八門，其自由度數(shù)、重量和尺寸也相差甚遠。如下圖：仿人機器人到底需要多少自由度呢?除了手部另作討論以外，仿人機器人的自由度是腿部、臂部、腰部、頸部各自由度之和，見圖3．以下分別討論這些部分．(1)通常的設(shè)計中腿部自由度為5個(臀2，膝1，踝2，典型的是近藤KHR．1)和6個(在5個的基礎(chǔ)上增加1個臀部自由度RL1或LL1，典型的是富士通HOAPAsimo和QIRO)．每條腿5個自由度已經(jīng)可以完成基本行走動作．增加的臀部自由度可使行走動作更優(yōu)雅，少一點機器人味．(2)臂部自由度的基本設(shè)計為3個(肩2，肘1)．各個公司對第4個臂部自由度的選擇不同．富士通公司的HOAP2在3個的基礎(chǔ)上增加1個肩部自由度RS3或LS3．NivanaTechnology公司的TaiChi機器人則增加1個腕部自由度RWr2或LWr2．腕部自由度最多可增加3個，QIRO由于腕部增加了2個自由度而成功地表演了持扇跳舞．(3)一般設(shè)計腰部無動作，連Asimo和QIRO也沒有腰部自由度．增加1個腰
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