ASIMO机器人课件.ppt

研发背景 仿人机器人是一种外观与人类似，具有移动功能、感知功能、操作功能、学习功能、自治能力、联想记忆、情感交流的智能机器人。 仿人机器人集机械、材料、电子、计算机、自动化等多门学科为一体，技术含量高、研究和开发难度大，它是一个国家高技术实力和发展水平的重要标志。仿人机器人是以后机器人研究的主攻方向。 为什么要研究仿人机器人？ 少有的高阶、非线性、非完整约束的多自由度系统，是研究各种新理论和新方法的一个非常理想的实验平台； 可以有力的推进政治、社会、军事领域的变革，并且促进工业、农业、商业、服务等行业的发展。 仿人机器人研究，开始于20世纪60年代末，至今已有40多年的历史。国内外的许多学者都在从事仿人机器人的研究和开发。1968年，美国通用电气公司的研究人员Mosher试制了一台名为“Rig”的操纵型两足步行机器人，从而揭开了仿人机器人研究的序幕。 1968年，日本早稻田大学加藤一郎教授在日本首先展开了仿人机器人的研究工作，他在1969年研制出了具有6自由度的WAP-1型步行机器人。1971年，加藤一郎教授又研制出了具有11自由度的WAP-3和11自由度的WL5型二足步行机器人。随后的几年，又推出了WAROT-1，WL-9DR，WL-10RD，WL-12等各种类型的仿人机器人。 再者，由1986年开始，日本的Honda公司，也作了一系列有关类人型机器的研究，从第一代的E0、E1、E2、E3、E4、E5、E6、P1 、P2、P3，到2003 年来台湾展览的ASIMO（图3），不但将机器人的高度缩小至120公分，重量也减轻至52公斤；与高160公分、重130公斤的P3相比，不但增加了安全性，也较有亲和力。 ASIMO为本田公司投入巨资经过10多年的开发，研制出了在世界上居领先地位的类人型机器人成果。 美国也在仿人机器人方面也取得了一定的成果。在西元2000年，SONY公司也发表了高50公分，重5公斤的小型机器人，（图4），每一只脚具有六个自由度，不但会跳舞，还可单腿站立；而在2002年，SONY更发表了必威体育精装版一代的（图4），它的高度58公分、重6.5公斤，每一只脚同样具有六个自由度，除了具有前一代SDR-3X的功能外，还可以在10mm的凹凸地面行走，上10度的斜坡，甚至被推倒了还能自己站起来，可说是向家用机器人的目标，又迈进了一大步。 图5 SONY机器人 ASIMO的外形尺寸设计，需要满足它能够在人类生活环境中自由地移动并使它更加便利化。ASMIO的身高尺寸要使它能够操作电灯开关和门把手，并在桌旁和工作台旁进行工作。其眼睛的高度应与坐在椅子上的成年人眼睛的高度在一个水平面上，这样较易于与其进行信息联络。 新型ASIMO可根据周围人的活动状况对自己的行动作出判断，而这一点则实现了机器人从自动机器到自律机器的进化。 Honda认为自律机器人需具备三大要素：①姿态高度平衡——突然迈步仍能保持姿态平稳；②外界认知——通过多个传感器将周围人的活动等变化状况进行综合分析和推断；③产生自律行动——根据已有信息进行预测，在无人操作的情况下自行判断下一步的行动。 ● 视觉感应器：其眼部摄影机通过连续拍摄图片，再与数据库内容作比较，以轮廓的特征识别人类及辨别来者身份； ● 水平感应器：由红外线感应器和CCD摄像机构成的sensymg系统共同工作，可避开障碍物； ● 超音波感应器：以音波测量3m范围内的物体，即使在毫无灯光的黑暗中行使也完全无碍； ●压力感应器：调节握手、搬运等各种作业的力度； ●速度传感器：感测“阿西莫”的体位及移动速度； ●陀螺仪传感器：向中央计算机传递平衡调节信息 ； ●关节角度传感器和六轴压力传感器：完成人类肌肉和皮肤在感测肌肉力量、压力和关节角度方面所做的工作。 主要功能 自由动作 使用道具 信息交流 仿人机器人具有人类的外观，可以适应人类的生活和工作环境，代替人类完成各种作业，并可以在很多方面扩展人类的能力，在服务，医疗，教育，娱乐等多个领域可以得到广泛应用。 相关技术 （1） 实现了智能化、实时和灵活的行走 ???????? 由于可以连续灵活行走，ASIMO能够在任何时间快速而顺畅地移动和行走。 （2） 除了改变脚的位置和转向外，也可以自如地改变步幅 P3及其前代机器人是根据储存的行走方式进行转向的。ASIMO则可以实时地形成行走方式，并可随意改变脚的位置和转向角度。因此，可以向多个方向顺畅地行走。????????此外，由于能够自如地改变步幅(每步的时间)，所以ASIMO的移动更加自然。 ? 相关技术 (3) 步态控