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阿西莫在技术路线选择上 步行速度也由原来的1

作者:admin 发布时间:2023-11-29 09:16:46 分类:娱乐 浏览:87


  22年前,2000年10月,本田公司第一次向世界展示了自己投入无数科技研究心血的结晶——全球最早具备人类双足行走能力的类人型机器人阿西莫(ASIMO,Advanced Step Innovative Mobility,高级步行创新移动机器人),以憨厚可爱的造型博得许多人的喜爱,众多的类人功能也不断地冲击着人们的想象,似乎科幻电影中的情节正在一步步变成现实,让世人震惊。

2000年10月,本田阿西莫ASIMO正式面世

  就在今年,2022年3月31日,在本田汽车公司的东京总部,仿人机器人阿西莫(Asimo)正式宣布退役,结束了长达 22 年的职业生涯。

2022年3月31日,阿西莫ASIMO挥手告别

再见!阿西莫

小朋友留下了不舍的泪水

阿西莫的告别演出

  阿西莫化身网红活跃在各大舞台和节目,以其呆萌的外表、聪明的反应、滑稽的动作为孩子和家长们带来欢乐,这使得人们一度忘记了阿西莫即将离去的事实。

在2022年3月这最后一场演出中,阿西莫ASIMO展示了自己十八般武艺,跑步、跳跃、舞蹈、踢足球等一个不落,粉丝们纷纷拍照留念,依依不舍地与这个小机器人告别。

一、阿西莫的前世今生

  阿西莫的技术积累从36年前的1986年就开始了,不过当时的原型不叫ASIMO,最早的初号机是E0型,也不长现在这样可爱的外表,甚至说丑陋无比,毫无美感。

它身体还不完整,只有“下半身”,没有上半身,只是一条机械腿。

行走非常缓慢,大概可以用“老态龙钟”来形容,向前移动一只脚后,必须等到其脚上的重量平衡后才能开始向前移动另一只脚。

大概20秒完成一个动作,拖拖拉拉。

婴儿时期的阿西莫E0:“非人型”机器人,只有双腿,丑不丑

  1987年,E2首次实现了时速超过1公里,达到1.2公里。

更重要的是,E2还能开始步履蹒跚地上楼梯,但摔倒是常态。

这时候的造型相对丰富,终于不是一堆明晃晃的机械零部件。

行走能力也提高了,进化后的双腿能支撑机器人正常走路,并且稳定向前,不会倾倒,步行速度达到1.2公里/小时。

又过了一年,E3诞生,走路速度达到3公里/小时。

初小时期的阿西莫E1/2/3,一堆钢铁零件

  1991~1993年,E4/5/6诞生,由于加入了平衡控制技术,在步行时主体动作能保持稳定,上楼梯和走斜坡时再也不容易摔倒。

少儿时期的阿西莫E4/5/6,好歹有了半个上身

  1993~1997年,E系列加入上半身,升级为P系列,在此基础上演化成不同身高体重的P1/2/3等版本。

虽然会爬楼梯了,可总是只有半个身子不行啊,咋看都不像个人样,脑袋、身体、手臂这些基本的都要有吧,不然别说可爱了,甚至有点可怕。

1993年,类人型机器人P1诞生,可以说是成了真正意义上的机器“人”,不仅加了“上身”,还可以模拟人类全身运动,开关门、抓东西搬运等动作一气呵成。

少年时期的阿西莫P1/2/3,雏形渐显

  终于经过近15年的技术积累,2000年,第一代完成体阿西莫对外推出,取名为ASIMO的机器人首次公开亮相,当时这个身高一米二的小个子,凭借可爱的宇航员造型和流畅的双脚直立行走方式让科技界沸腾了。

要知道,在当时机器人领域没怎么发展,尤其是这种类人型机器人,可以说是世界独一份,领跑全球。

  随后在2006年和2011年又进行了两次代际升级,大致包括从身高120cm到了130cm,体重上逐步下降到48KG,行走速度则稳步提升到0-9km/h。

ASIMO长大了,2000年,呆萌可爱

30多年的发展史,见证科技的进步

二、阿西莫的技术细节

  本田ASIMO身高1.3米,体重48公斤。

它的行走速度是0-9km/h。

早期的机器人如果直线行走时突然转向,必须先停下来,看起来比较笨拙。

而ASIMO就灵活得多,它可以实时预测下一个动作并提前改变重心,因此可以行走自如,进行诸如“8”字形行走、下台阶、弯腰等各项“复杂”动作。

此外,ASIMO还可以握手、挥手,随着音乐翩翩起舞。

上下楼梯的阿西莫,稳稳当当

制造公司:日本本田公司

诞生日期:第一代 2000年10月31日 第二代 2006年 第三代 2011年

身高:第一代120cm 第二代130cm

体重:第一代 52公斤 第二代 54公斤 第三代 48公斤

行走速度:第一代 1.6公里/小时 第二代 2.7km/h 第三代 9km/h

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

控制装置:行走/操作控制单元,无线发送单元

传感器:脚部六轴向脚部方位传感器 躯体陀螺仪和加速传感器

电源部分:38.4V/10AH(镍锌电池)

操作部分:操纵台和便携控制器

身体自由度:第一代 26个自由度,第二代 34个自由度,第三代 57个自由度。

(小米铁大是21个自由度)

主要新技术:

  1、新姿势控制技术

  为了防止高速移动产生的足部打滑和空中旋转,保持平衡状态,阿西莫ASIMO通过利用上半身弯曲和旋转的新姿势控制理论和新开发的高速应答硬件等,使ASIMO的最大奔跑速度达到了3km/h。

同时,步行速度也由原来的1.6km/h提高到2.5km/h。

阿西莫一溜烟的小跑过来

  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和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,通过地面传感器和头部视觉传感器发现障碍物时,ASIMO可以自身判断,迂回选择其他路线,途中无需停歇地直接移动到目的地。

自主判断的连续行走抵达目的地

  3、配合人的活动而连贯活动的技术

  ASIMO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,可以进行物品交接,或配合人的动作而握手,而且能够朝着手被牵引的方向迈步等,实现了与人相配合的动作。

你好!我是阿西莫

我的手语怎么样?

  三、什么是人形机器人的自由度

  ASIMO和人类一样,有髋关节,膝关节和足关节。

机器人中的关节一般用“自由度”来表示。

一个自由度表示一个运动可以或者向上,或者向下,或者向右,或者向左。

ASIMO拥有26个自由度,分散在身体的不同部位。

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。

人形机器人的关节(自由度)

阿西莫的展示表演

  Honda的工程师们在项目初始阶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地了解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,并且前后摆动双手来平衡我们的身体。

这些构成了ASIMO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吸收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。

  四、阿西莫留给世界的瞬间

  22年时间,阿西莫在世界各地出现,作为特别嘉宾,出现在纽约股票交易所,与美国总统奥巴马会面,在各大博物馆演出,成为日本开创性机器人技术的象征。

阿西莫在2002年在纽约证券交易所敲钟

阿西莫2014年迎接奥巴马总统访问日本

2014年阿西莫与奥巴马的过招

阿西莫2010年11月亮相成都西博会

  五、人形机器人阿西莫退役的原因是什么

  第一:庞大的研发投入和商业化的成本,造成了本田阿西莫ASIMO这个项目一直都只是空中楼阁。

  雷军说小米铁大的一台成本时候60万元人民币左右,相比之下阿西莫ASIMO的成本是铁大的40倍以上,一台阿西莫机器人的造价高达300万~400万美元,折合人民币两千多万元。

造价高昂是人形机器人必然会面临的最大挑战,零部件成本往往与批量化程度正相关。

由于和本田的汽车主业务并不存在太多通用性,阿西莫的零部件采购量并不大,这也是单价居高不下的原因之一。

为人类服务,这是阿西莫设计的初衷

  第二,本田为了提高产品的成功率,选择了电机控制方案。

电机方案的优势在于,在运动控制方面,其设计比液压控制有更成熟的解决方案,处理器编码器也相对更容易正确获取运动状态的实时反馈,控制精度也有很大保障。

如此高昂的造价已经注定阿西莫机器人很难走进千家万户。

但机方案不能输出大功率,而液压方案能够大力出奇迹,电机方案的控制算法调试和稳定性方案都需要花费大量时间,低功率也决定其军事化路线的局限性,其研发瓶颈同样明显。

陪伴学习的阿西莫

  第三:功能的落地可行性也是人形机器人商业化的难题。

虽然阿西莫机器人一直展现出非常丰富的功能,但“踢足球”、“递水”这样一些功能,很难说能在实用场景中落地,只能作为技术展示,成为一项储备性技术,这导致人形机器人在环境中会显得捉襟见肘——不能提拿重物、不能适应复杂环境、充满电后仅能运动40分钟、语音互动只能进行较为简单的对话、舞蹈表演也需要事先编程输入。

做迎宾员的阿西莫

  虽然在聚光灯下的表现令人称奇,但阿西莫机器人在工作和生活中,并没有体现出可以延伸的价值,这更是早已与人形机器人“实现照顾老人”的初衷背道而驰。

再见阿西莫

  六、阿西莫不死,只是换了一种形式继续存在。

  本田方面表示,在阿西莫项目中研发应用的技术不会白费。

尤其是其中的高平衡性及控制运动技术,将应用于更多研发领域,如研制防摔性能的摩托车,以及具备护理功能的可装配型机器人的研发。

在2021亚洲消费电子展(CES Asia)上,本田就展出了4款全新的概念机器人,在2021年9月,本田更是宣布了一项开发虚拟机器人的计划。

  无论结局如何,都无法抹杀阿西莫代表着创新移动领域的先进一步。

阿西莫机器人的“帮助人类”的主要目标一直是人类未变的梦想,ASIMO—“Advanced Step in Innovative Mobility”必然会在历史长河中熠熠闪光。

  一个阿西莫倒下了,千万个阿西莫站了起来,这不,2022年3月阿西莫宣布退役,2022年8月小米雷军就发布了小米铁大CyberOne,相信不久就能看到“铁二、铁三……”。

而就在今年的9月,马斯克就将发布特斯拉人形机器人擎天柱(Optimus)

2022年8月11日,小米人形机器人CyberOne(铁大)“真人”正式亮相

2021年马斯克PPT展示特斯拉人形机器人擎天柱(Optimus)真机计划2022年9月面世


标签:机器人行走


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