日本本田公司的人形机器人

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1、日本本田公司的人形机器人

2、第1内容显示中第1日本本田公司于1986年开始开发人形机器人，经过10年的努力，于1996年开发出了世界上第一台真正意义上的人形机器人。下面对本田公司开发人形机器人的情况作一下简单介绍：　一、开发人形机器人思想的由来　本田公司研究开发人形机器人的初衷是希望能开发一种智能的、机动的，能满足用户需求的新型机器人，这种机器人能与人共处，不受用途的限制。最初，公司打算设计一种实用的轮式机器人，机器人上身带有双臂和视觉摄像机。这对于认知研究非常方便。但是，这样的机器人不能满足用户的需求，因为用户通常希望能绕着家具走，而且能在室内上下楼梯。如果我们能开

3、发像人一样的双足步行机器人，就能满足用户的这些需求，于是，本田公司决定研制双足步行机器人而不是轮式机器人。　二、人形机器人的开发　既然方向定了，下一步就是如何实现它。第一步的工作就是分析人类双足步行的行走机理，并建立起行走模型。首先选择了以下几个课题：　　1〕与行走相关的腿关节的功能；　　2〕腿关节的定位；　　3〕腿关节的活动量；　　4〕一条腿的尺寸、重量和重心；　　5〕在行走时，落在腿关节上的力矩；　　6〕与行走相关的传感器；　　7〕行走时地面对腿关节的冲击。　　经过试验研究发现，脚趾对行走没有影响，没有脚趾也可以行走，但脚趾根和膝盖对支撑身体非常重要。　　人保持

4、平衡靠3种感知：第一种是用听小鼓感知加速度；第二种是用半圆形听管感知倾倒速度；第三种是感知关节角运动、角加速度、肌肉强度、脚底和皮肤的压力感。分析得知：机器人要想保持平衡需要G（重力加速度）传感器、6维力传感器和感知姿态的陀螺仪，以及用于测量行走时腿运动的关节角传感器。　　人在行走时，地面对脚有冲击力。人体是靠脚周围的软组织、脚弓和趾关节根部、膝关节的柔性运动来吸收冲击力的。尽管人体有冲击减振功能，但随着行走速度的增加，反作用力也增大。研究发现，人以2～4km/h行走时，地对脚的冲击力是人体重量的1.2~1.4倍；当行走速度为8km/h时，冲击力是人体重量的1.8倍

5、。　　本田公司根据这些试验分析结果设计了最初的人形机器人。机器人有如下功能：　　1〕可以3km/h的速度行走；　　2〕机器人上肢上装有手和臂；　　3〕能上下普通的台阶。　　开始时，先研究了静态行走，但由于人的行走主要是动态行走，所以机器人也应该有动态行走功能，于是开始重点研究动态行走。　　经过不断地努力，实现了上述性能指标，完成了一个由电池供电的双足步行机器人。该机器人只能沿直线行走，还不能像人一样适应各种环境，适应各种路况。当人在行走或站立状态下要摔倒时，脚底会用力推地面，以阻止身体摔倒。当它仍无法阻止时，人将改变其身体的运动方式或向前跨一步，以保持身体平衡。对于

6、机器人来说，我们也希望它能通过类似的措施，保持身体平衡。　　经过对机器人摔倒原理的认真分析，试制了第一台人形机器人。该机器人高1915mm，重185kg，能在已知环境中自动完成一定的工作，能在未知环境中通过操作员的帮助完成一些预先未知的工作。第一步工作首先是实现腿、臂的协调运动。因此用于图像处理、行动规划的计算机，电源等都没有装在机器人身上。通过对机器人进行试验，研究了机器人打开、关闭开关，研究了机器人抓住和旋转门把手以及抓起和搬运物体等。　三、P2机器人　在第一台人形机器人的基础上，开发了类人机器人P2。它的总重量210kg，身高1820mm。计算机、电机驱动器、

7、电池、发射机都装在了机器人上。机器人的机动性：机器人可以在普通的路面行走，比如：塑料地面、铺设路面、抛光地面等；机器人可以通过850mm的狭窄通道；可以上台阶、可以跨越台阶和小土墩。如：可以上200mm的台阶，可以跨越150mm高，150mm长的障碍物；可以以人的速度上下台阶，如可以上200mm高，220mm宽的台阶。可以爬1：10的斜坡。　工作能力：　　可以以5kg的力抓持物体　　可以通过遥控使用如扳手一类的简单工具。　　机器人可以通过计算机的鼠标进行操作。由机器人眼睛获取的实时图像显示在工作站的荧光屏上。当操作员在屏幕上用鼠标击一下目的地时，机器人就开始计算从现

8、在的位置到目的地所需的步数。工作站的控制指令通过无线电发射机传送给机器人。　　操作员还可以根据机器人视觉系统获取的信息通过一个专用工作站直接控制机器人的手臂。　　P2机器人获得了极高的荣誉，因为它是世界上第一个自主的人形机器人，它可以像人一样行走。但是，它也存在一些问题。它太重太高，不适于现实工作，尤其是日本人更难以接受。由于机器人又高又重，所以能耗很大，当机器人行走时能耗为2750m，重130kg，P3机器人腿、臂、手的自由度以及敏感元件与P2相同。P3的功能比P2略有提高。P3的标称重量为130kg，实际上它的重量已降至118kg，如果去掉电池不足100kg