A Robot could run

本田新一代ASIMO,会奔跑并躲避障碍

2004/12/17
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  【日经BP社报道】本田日前宣布开发了在现实环境中能够迅速判断情况灵活行动的新一代“ASIMO”。此次开发的主要技术有以下三项:(1)实现像人一样自然奔跑的新姿势控制技术;(2)自律连续移动到目的地的技术;(3)与人同步连贯动作的技术。   其中,实现了采用与人同样的自然姿势、速度3km/h的奔跑。由于奔跑时脚部提起,会产生使身体旋转的力,因此在脚部即将离开地面之前与脚部刚刚着地之际,脚部与地面之间的压力降低,容易出现打滑和旋转。为了防止这种情况,本田开发了新的控制理论,即在下一代ASIMO的腰部增加旋转轴,使其上半身可以扭动,这样在防止打滑的同时,还实现了平稳的奔跑,且步行速度从原来的1.6km/h提高到2.5km/h。
图1:下一代“ASIMO”。跑步中的视频请点击这里(Windows Media Player
QuickTime)欣赏。
  实现奔跑动作的课题之一就是如何吸收着地时产生的瞬间冲击。新一代ASIMO提高了高速计算处理电路与电机的响应性能,把通过传感器感知到脚部冲击,到启动电机弯曲膝盖等吸收冲击的时间缩短到原来的1/4,有效吸收了冲击。

  自律连续移动到目的地的技术,实现了只要ASIMO记住地图信息与目的地,即使途中遇到障碍物等也可以通过自行判断选择其他线路,最后到达目的地的功能。如果地面带有记号等印记,可以通过地面传感器探测到印记,边走边对照地图信息修正线路误差,不停步地移动到目的地。地面传感器通过近红外线照相机与激光扫描地面,探测地面凹凸及有无障碍物。

  上一代ASIMO的传感器只有安装在头部的立体相机,功能是从图像信息中检测出移动物体,识别自己与移动物体之间的距离与方向,ASIMO利用这一功能用相机追随人的动作,实现追着人移动的动作。而新一代ASIMO除立体相机之外,还新增了上述地面传感器及前部1个、背后5个的超声波传感器,用于检测周围障碍物。

  与人互动做连贯动作的技术是指通过头部的立体相机、手腕新增加的力度传感器等来检测人的动作,完成接收物品、与对方握手、朝着对方牵引的方向迈步等与人互动的动作。过去要想与ASIMO握手,需要人主动配合ASIMO的动作才能完成。

  此外,下一代ASIMO的主要规格如下:

1. 跑步速度3km/h(跳跃时间为0.05秒)

2. 一般步行速度从原来的1.6km/h提高到2.5km/h

3. 身高130cm(原来为120cm)

4. 体重54kg(原来为52kg)

5. 驱动时间1小时(原来为30分)

6. 可自由活动的关节数量34个(原来为26个):增加的关节有腰旋转关节、手腕弯曲关节、大拇指关节(过去所有的指头用一个电机驱动,现在大拇指使用独立的驱动电机)、头关节(可以左右歪头)。

在探测障碍物的传感器方面,除了以前位于头部的立体相机之外,还在腰部新装了超声波传感器与红外线传感器。“将多个传感器的信息综合之后,可以根据行走模式灵活探测障碍物”(本田)。   另外前面装有1个、背部装有5个超声波传感器,背后的5个可以覆盖180°,之所以在背后安装传感器是因为“命令它向后走时有时会发生碰撞”(本田)。

  具有可以探测前进方向凹凸的红外线传感器,以扫描方式向左右扫射近红外线,通过反向光来判断是否有障碍物。纵向探测角度为45°,探测前方距离达190cm。(记者:小川 计介)

图1:新一代“ASIMO”的探测范围(俯视)。蓝色部分为超声波传感器、虚线内为立体相机。

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