世界上被记录的首台双足步行机器人“RIG”是仿生型机器人的重要标志,“RIG”虽然只采用两个自由度,只能依靠机器人本身的平衡装置被动的来实现步行的轨迹。虽然这种结构简单的步行机理不具有典型性,但是,却为双足步行机器人新鲜的活力,从此也为双足步行机器人领域拉开了序幕。
短短相隔一年,被称为双足步行机器人之父的日本早稻田大学加藤一郎教授,研制出拥有六自由度的WAP21平面步行机。此后,日本专家学者致力于研究拟人化双足步行机器人和娱乐型机器人。更是催生出本田公司的“ASIMO”和索尼公司的QRIO在学术界具有代表性的研究会所。
本田公司在2005年12月发布了新一代的“ASIMO”仿人双足机器人,随着机器人相关技术的应用,ASIMO采用更轻量级的结构设计,能更容易适应人类社会的状态,在双足步行的理论成果上结合新的“预测运动控制”技术,能实时监测环境系统,根据环境的变化改变重心的状态来实现步行轨迹的变化。在转弯,爬行等高难度动作变得更为流畅。
ASIMO由于采用新的技术成果,在步行状态和命令执行过程变得更为顺畅。因此,在人类社会空间环境作业就变成了可能,拥有仿人的行动能力。在机器人本身加装有采集环境信息的控制系统,能监测环境之中的移动物体,做出实时的反应动作。因此,使得ASIMO可以自行从事接待、向导、快递等行业服务,具备很强的适应性。
同样与本田公司同一地界的索尼公司在拟人系列的双足步行机器人有着领先水平,旗下的“QRIO”是一款集科技和娱乐于一身的梦幻式机器人(见图1-2)。拥有多达38的自由度,具有极高的环境适应能力。是世界上第一个可以“跑”的机器人,颠覆了双足步行机器人在运动过程中需要单脚支撑地面以维持机器人本身的重量来实现步行功能。程序中带有监测跌倒站立功能,由于在跑过程中的不稳当现象,能够在跌倒之后将正面调整为朝上并且重新站立。
QRIO本身具备人体信息采集功能,通过收集人体的信息点并保存它所拍摄的“照片”,丰富自己的数据库。甚至能通过交流,面部表情,声音来简单判断人体的状态,通过自身移动、灯光来表达机器人的感受。而且本身集成了学习能力系统,能不断丰富自身的数据库,达到低级智能的模式。因此,QRIO是交流友好型机器人,人面对的不再是冷冰冰的机器人,而是带有一定的沟通能力的拟人化机器人,可以说在智能双足机器人又迈出了一大步。我国在机器人领域发展的时间较晚,由哈尔滨工业大学牵头,带领当时的一批学者研制出具有代表意义的仿人机器人。此后,更是成立机器人技术与系统国家重点实验室,得到了快速的发展。1997年建立了博实自动化设备有限责任公司,为我国一系列行业提供先进的机器人设备。2001年成立博实精密测控有限责任公司,在机器人的精度和准度上取得长足的进步。产品Talos在国内得到广泛的好评。
Talos拥有22个能够高速旋转的关节,行走起来,无论是双脚的步伐,还是手臂的摆动,都和真人极为相似。Talos可以智能调节行走轨迹,并且走出一条弧线,这是很难实现的,因为一般机器人在行进过程中改变方向需要先停顿、转向、再前进,有一个调整的过程。Talos最大的突破是人形SLAM技术的应用。它还具有简单的手部结构,每只手有3根手指,能够抓取一些重量较轻的物品。据业内一份专业的测评报告显示,Talos机器人的综合性能已经达到了较高的水平,是中国第一个跻身国际一流人形机器人阵营的产品,有望成为中国版的波士顿动力。