最新机器人资料.docx

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1、最新机器人资料简介TheHondaHumanoidRobotASIMOASIMO的名称由来ASIMO,代表AdvancedStepinInnovativeMobi1ityo是日本本田公司开发的目前世界上最先进的步行机器人。也是目前世界上唯一能够爬楼梯，慢速奔跑的双足机器人。尽管其它公司也有类似的双足机器人，但是没有任何一家的产品能在步态仿真度上面能达到ASIMO的水准。除了ASIMO杰出的步行能力以外，ASIMo的智能也同样出色。语音识别功能与人脸识别功能能够使用语音操纵AS1MO与使用手势来进行交流。不仅如此，ASIM。的手臂还能够开电灯，开门，拿东西，拖盘子，甚至还能推车。图1：ASIMO

2、Honda眼中的AS1MOHonda希望开发出的机器人是能够帮助人类，特别是老年人的人类助手，而不是一个高科技玩具。因此ASIMO被设计成1.2米的高度，正好能够与轮椅上的人平视。这让ASIMO看上去非常有亲与力，由于大尺寸的机器人会让人有威胁感，小孩子也不可能喜欢一个太高大的家伙。同时，这个高度也正好让ASIMo能够拿取桌子上的物体，如图2所示。这个设计因素在ASIMO被创建之初就己经考虑到了，可见Honda工程师们的用心良苦。RobotioFanRobotioFan图2：1.2米的高度正好让ASIMO能够拿取屋内多数的物品ASIMO的结构：类似人类的身体结构Honda的工程师们在项目初始阶

3、段花费了大量的时间研究了昆虫，哺乳动物的腿部移动，甚至登山运动员在爬山时的腿部运动方式。这些研究帮助工程师们更好的熟悉我们在行走过程中发生的一切，特别是关节处的运动。比如，我们在行走的时候会移动我们的重心，同时前后摆动双手来平衡我们的身体。这些构成了AS1Mo行走的基础方式。在行走过程中，我们的脚趾也扮演了非常重要的角色，在平衡我们身体上起了很大的作用。在ASIMO的脚上也有类似的机理，而且还使用了吸震材料来汲取行走过程中产生的对关节的冲击力，就像人类的软组织一样。图3：AS1Mo正面照AS1Mo与人类一样，有髓关节，膝关节与足关节。机器人中的关节通常用自由度来表示。一个自由度表示一个运动能够

4、或者者向上，或者者向下，或者者向右，或者者向左。ASIM。拥有26个自由度，分散在身体的不一致部位。其中脖子有2个自由度，每条手臂有6个自由度，每条腿也有6个自由度。腿上自由度的数量是根据人类行走，上下楼梯所需要的关节数研究出来的。图4：ASIMo关节图AS1MO的动作：类似人类的步行方式除非你很熟悉机器人学，否则你很难想象要让ASIMO象人类这样行走是多么的困难，而ASIMO乂是如何令人难以置信的达到这个程度的。ASIMO的行走中最重要的部分就是它的调节能力。ASIMo除了能像人类一样正常的步行之外，它还能对行走过程中遇到的情况进行自我调节。比如在有一定斜度的平面上行走，甚至有可能在行走过程

5、中被人推了一下，ASIMo都能快速对这些情况进行及时地处理，并进行相应的姿态调节，以确保能够正常的行走。为了实现这些，AS1MO的工程师们需要考虑ASIMO在行走中产生的惯性力。当机器人行走时，它将受到由地球引力，与加速或者减速行进所引起的惯性力的影响。这些力的总与被称之为总惯性力。当机器人的脚接触地面时，它将受到来自地面反作用力的影响，这个力称之为地面反作用力。所有这些力都务必要被平衡掉，而ASIMo的操纵目标就是要找到一个姿势能够平衡掉所有的力。这称做“zeromomentpoint(ZMP)e当机器人保持最佳平衡状态的情况下行走时，轴向目标总惯性力与实际地面反作用力相等。相应地，目标ZM

6、P与地面反作用力的中心点也重合。当机器人行走在不平坦的地面时，轴向目标总惯性力与实际的地面反作用力将会错位，因而会失去平衡，产生造成跌倒的力。跌倒力的大小与目标ZMP与地面反作用力中心点的错位程度相对应。简而言之，目标ZMP与地面反作用力中心点的错位是造成失去平衡的要紧原因。假若Honda机器人失去平衡有可能跌倒时，下述三个操纵系统将起作用，以防止跌倒，并保持继续行走状态。 地面反作用力操纵：脚底要能够习惯地面的不平整，同时还要能稳固的站住。 目标ZMP操纵：当由于种种原因造成AS1Mo无法站立，并开始倾倒的时候，需要操纵他的上肢反方向运动来操纵马上产生的摔跤，同时还要加快步速来平衡身体。 落

7、脚点操纵：当目标ZMP操纵被激活的时候，ASIMO需要调节每步的间距来满足当时身体的位置，速度与步长之间的关系。目标ZMP=地面反作用力中心点上躯体姿势错位图5：ASIMo的步态操纵AS1MO的动作：稳步的行走AS1MO能够感应到马上摔倒的情况，并能够很快对此做出反应；但是AS1Mo的工程师想要更多的功能。他们不但想让ASIMO能够行走的更顺畅，还想让ASIMo能够在不停止的情况下转身。目前绝大多数其它类人机器人无法做到这一点。图6：ASIMO的腿部特写当我们走到弯角处需要转身的时候，我们将我们身体的重心移到转身的位置。ASIMo使用了一种叫做动作预测操纵，也叫做iWa1k技术来实现。AS1M

8、o需要预测转身所需要的重心的移动的位置与持续时间。由于这个技术是实时(Rea1Time)技术，因此ASIMO能够不需要停止就能够转身，实现边走边转身。ComenngNorma1Straighi-AheadWa1kingCenter-Of-GravityShift(PredictedWa1king)I1CenterOfGraVHyOUT1oadPoint(ZMP)4Centrifuga1Forc物GravityIN1oadPointP)ZMP:ZeroMomentPomtRobotioFan图7：重心移动原理本质上，ASIMO每走一步，他就需要计算一次他的重心位置与惯量，并预测在下一步移动后的位

9、置，同时计算出所需要的重心移动距离。他要紧通过调节下列4个因素： 步长：每步行走的长度 位姿：身体的位置 速度：整体移动的速度 行走方向：下一步移动的方向Contro1B1ockMapPredictedMovementContro1ASIMO=Inte1Iig租ItWa1kingTechno1ogySpeed&TurningAng1eCommand(fromoperatingdevice)PredictedamountofCenterpfgavityshift,TargetMovementPattern,Target1oadShift(F1oorimpact)PatternTumdesired

10、Ifturningcontinues,howmuchwi11thecenterofgravityfa1outward?Tomovethecenterofgravitytotheinsideofaturn,howmuchand(orhow1ongshou1dthe1oadpointbeshiftedtotheoutside?MotorDriveF1oorReactionContro1Targe1ZMPControIFootP1antingContro1RobotioFan图8：ASIMo的操纵流程ASIMO的动作：上下楼梯图6：AS1Mo在走楼梯ASIMO的技术参数:体重52公斤行走速度0-1.

11、6公里/小时行走范围范围可调整，步幅可调整抓握力0.5公斤/手（每只手5个手指）作动器伺服电机+谐波减速器+驱动单元操纵装置行走/操作操纵单元，无线发送单元传感器脚部六轴向脚部方位传感器躯体陀螺仪与加速传感器电源部分38.4VIoAH(银锌)操作部分操纵台与便携操纵器自由度（类似人类的关节）头部颈关节(UD,RT)*12DOF臂肩关节(FB,D,RT)肘关节(F/B)3DOF1DOF腕关节(RT)1DOF5DoFX2手臂=10DOF手五个手指(抓握)1DOF1DoFX2手=2DOF腿假关节(FB,1R,RT)3DOF膝关节(F/B)1DOF踝关节(FB,1/R)2DOF6DoFX2腿=12DO

12、F机器人ASIMO-关于ASIMO的未来设想:追求技术的不断进步。21世纪，Honda期待着AS1Mo真正地对人类有益，丰富人类的生活。今后，Honda仍将以挑战精神继续研究与开发，与AS1Mo一起，不断地向未来之梦迈进。笔者后记:新的ASIMO已经在行走能力上又有了新的突破，2004年12月公布的新型ASIMO已经能够达到每小时6KM的奔跑速度与迂回行走。同时其关节自由度也达到了34个。新开发的技术根据其官方网站的描述为：要紧新技术：1）能够实现像人类一样自然奔跑的新姿势操纵技术2）自律性的连续移动技术3）配合人的活动而连贯活动的技术1、新姿势操纵技术为了防止高速移动产生的足部打滑与空中旋转

13、，保持平衡状态，Honda通过利用上半身弯曲与旋转的新姿势操纵理论与新开发的高速应答硬件等，使ASIMO的最大奔跑速度达到了3kmho同时，步行速度也由原先的1.6kmh提高到2.5kmh.2、自律性的连续移动技术通过地面传感器获得的周围环境信息与预先录入的地图信息等，ASIMO能够在步行的同时修正路线偏差，途中无需停歇地直接移动到目的地。通过地面传感器与头部视觉传感器发现障碍物时，ASIMo能够自身推断，迂回选择其他路线。3、配合人的活动而连贯活动的技术S1MO通过头部视觉传感器、手腕部位新增加的腕力传感器等检测人的动作，能够进行物品交接，或者配合人的动作而握手，而且能够朝着手被牵引的方向迈

14、步等，实现了与人相配合的动作。要紧数据1、奔跑速度3kmh（跳跃时间0.05秒）2、普通步行速度2.5kmh（原先为1.6kmh）3、身高130cm（原先为120cm）4、体重54kg（原先为52kg）5、活动时间1小时（原先为30分钟）6、关节自由度34度（原先为26度）腰部旋转关节：奔跑或者步行时，通过手腕部位的摆动，与腰部积极地旋转，消除脚部摆动所产生的反作用力，从而提高步行速度。手腕弯曲关节：在手腕部位再增加2个轴，使手腕能够柔软、灵活地活动拇指关节：原先使用1个马达驱动5个手指，为了使拇指能够独立活动，再增加1个马达，使得ASIMO能够拿各类各样的东西。头部关节：在头部关节部位再增加

15、1个轴，以增加头部的表达能力。关于新姿势操纵技术在实现机器人的奔跑方面，面临着2大课题。一个是正确地汲取飞跃与着陆时的冲击，另一个是防止高速带来的旋转与打滑。1、正确地汲取飞跃与着陆时的冲击实现机器人的奔跑，要在极短的周期内无间歇地反复进行足部的踢腿、迈步、着地动作，同时，还务必要汲取足部在着地瞬间产生的冲击。Honda利用新开发的高速运算处理电路、高速应答/高功率马达驱动装置、轻型/高刚性的脚部构造等，设计、开发出性能高于以往4倍以上的高精度/高速应答硬件。2、防止旋转、打滑在足部离开地面之前的瞬间与离开地面之后，由于足底与地面间的压力很小，因此很容易发生旋转与打滑。克服旋转与打滑，成为在提高奔跑速度方面所面临的操纵上的最大课题。对此，Honda在独创的双足步行操纵理论的基础上，积极地运用上半身的方曲与