国外拟人形机器人的研究概况日本已经成为仿人机器人研究最活跃、成果最丰富的国家。下面重点就日本仿人机器人研究动态进行介绍。a. 早稻田大学目前,早稻田大学的仿人机器人研究基本分为三部分。其中,一部分是研究与 人协作的仿人机器人。目标是从学术角度研究人的行走机理,并建立人的行走模型; 从工程角度制造实用的仿人机器人。研制成果是 WABIAN(Waseda Bipedal Humanoid) 系列仿人机器人。 WABIAN 能够在平面上动态前进、 后退、 跳舞及携带重物。 WABIAN 而 RV 更是具备了语音识别能力,使人机界面更为友好。在此基础上,WABIAN-2 针对行 走部分做了改进。每条腿 7 个自由度,包括:脚 3 个,膝盖 1 个,髋部 3 个。腰部 有 2 个自由度。相比 6 个自由度的腿,其优点是膝盖的方向。驱动系统为 DC 伺服电 机,减速部分采用谐波齿轮。另一部分是开发对用途的双足步行腿部模块,应用于 包括仿人机器人的各种机器人系统中。6273
b. 东京大学
东京大学是目前进行机器人研究非常活跃的机构。其中进行仿人机器人研究的 主要有 JSK 实验室和 Nakamura 实验室。 实验室的仿人机器人研究是以 H6 仿人机 JSK 器人为实验平台。其具体参数如下:高 1370mm,宽 590mm,重 55kg。共有 35 个自由 度:双腿各 6,双足各 1,双臂各 7,两抓持器各 1,脖子 2,眼睛 3。驱动采用 DC 电机和谐波齿轮,实用操作系统是 RT-linux。主要的研究方向包括:(1)开发大型 仿真系统(2)研究能够避障和满足动态约束的运动规范算法。另外,JSK 实验室还 对腱驱动机器人、软脊椎机器人、凝胶体机器人、人造皮肤等进行了相关研究。 Nakamura 实验室不仅研究专门针对仿人机器人的特殊机构,包括含有揉性连接的肩 关节、已应用在髋部的双球关节。而且,该实验室在基于动力学的运动方式识别和 生成的信息处理方面颇有造诣。提出了利用关节运动的相关性来简化仿人机器人全 身运动的方法;设计了基于动力学的类似脑信息处理的系统;设计了基于动力学和 传感数据的信息处理系统,实现了仿人机器人运动的平滑过度。同时,研究了将运动方式识别和生成进行统一的信息处理。另外,Nakamura 实验室还以人体虚拟模型 为基础对运动生成、测量和动力学计算等方面进行了研究。
c.本田公司
本田公司从 1986 开始以开发实用型仿人机器人为目标,至今已经有 P1、P2、P3 和 ASMO 机器人问世。其中,P3 高 1600mm,宽 600mm,厚 550mm,重 130kg,最高步 速 2km/h。P3 能够在斜面和不平地面上行走,可以上下楼梯和单腿站立。ASMO 高 1200mm,宽 450mm,厚 440mm,重 43kg,自由度分布为:头部 2,肩部 3,肘部 1, 腕部 1,手部 1,髋部 3,膝部 1,脚 2。ASMO 在行走能力上有所突破,由于采用了 实时、智能的揉性行走技术,它可以实时预测下一步运动,在转向时能及时向内转 移重心,避免了先停步再转向。同时,ASMO 能够识别 50 种不同的问候和日语问题并 作出相应反应,也可以用肢体语言完成 30 种不同的日语动作命令。
c. 索尼公司
索尼公司主要针对娱乐机器人进行研究, 包括机器狗 ABO 和双足娱乐机器人 QRD。 在行走方面,2003 年 12 月推出的 QRD 能够在不平地面上动态步行,会跳舞。若被人 推一把,为避免摔倒会顺势向前并停止所有运动。一旦失去平衡,会伸出胳膊、转 动髋关节和放慢电机转速,这样可以减少摔倒时的振动和冲击。摔倒后,能够重新 站立起来。作为娱乐机器人,QRD 能够识别人的面孔、声音和与人对话,可以唱歌和 表达情绪,并能记住陌生面孔和声音,通过立体视觉系统,能看到障碍物并判断出 最佳避障路径。
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