Hondas ASIMO -robot. Se mer bilder på robotar . Foto med tillstånd av Honda Motor Co., Ltd. Vill du ha en robot som lagar din middag, gör dina läxor, städa ditt hus, eller få dina matvaror? Robotar gör redan många av de jobb som vi människor inte vill göra, kan inte göra, eller helt enkelt inte kan göra det lika bra som våra robotmotståndare. I fabriker runt om i världen, avkroppsliga robotarmar monterar bilar, lägg försiktigt godis i sina lådor, och göra alla slags tråkiga jobb. Det finns till och med en handfull robotar på marknaden vars enda jobb är att dammsuga golvet eller klippa din gräsmatta.
Robots bildgalleri
Många av oss växte upp och tittade på robotar på TV och i filmerna:Det var Rosie, Jetsons robothushållerska; Data, android besättningsmedlem på "Star Trek:The Next Generation"; och naturligtvis, C3PO från "Star Wars". Robotarna som skapas idag är inte riktigt inom Data eller C3PO, men det har skett fantastiska framsteg inom deras teknik. Hondas ingenjörer har haft fullt upp med att skapa ASIMO robot för mer än 20 år . I den här artikeln, Vi får reda på vad som gör ASIMO till den mest avancerade humanoidroboten hittills.
Honda Motor Company utvecklade ASIMO, som står för Avancerat steg i innovativ mobilitet , och är den mest avancerade humanoidroboten i världen. Enligt ASIMO:s webbplats, ASIMO är den första humanoida roboten i världen som kan gå självständigt och gå upp för trappor .
Förutom ASIMOs förmåga att gå som vi gör, det kan också förstå förprogrammerade gester och talade kommandon , känna igen röster och ansikten och gränssnitt med IC -kommunikationskort . ASIMO har armar och händer så att den kan göra saker som att slå på strömbrytare, öppna dörrar, bära föremål, och skjutvagnar.
Snarare än att bygga en robot som skulle vara en annan leksak, Honda ville skapa en robot som skulle vara en hjälpare för människor - en robot för att hjälpa till runt huset, hjälpa äldre, eller hjälpa någon som är begränsad till en rullstol eller säng. ASIMO är 1,3 meter hög, vilket är precis rätt höjd att se öga mot öga med någon sittande i en stol. Detta gör att ASIMO kan utföra de jobb den skapades för att göra utan att vara för stor och hotfull. Kallas ofta för att se ut som ett "barn som bär rymddräkt, "ASIMO:s vänliga utseende och icke -hotande storlek fungerar bra för de ändamål som Honda hade i åtanke när den skapades.
ASIMO är bara 4 fot 3 tum lång Foto med tillstånd av Honda Motor Co., Ltd. ASIMO kan också göra jobb som också är det farlig för människor att göra, som att gå in i farliga områden, avväpna bomber, eller bekämpa bränder.
Kan inte vara för försiktigDet har rapporterats att eftersom ASIMOs promenad är så fruktansvärt mänskligt, Hondas ingenjörer kände sig tvungna att besöka Vatikanen bara för att se till att det var okej att bygga en maskin som liknade en människa. (Vatikanen tyckte att det var okej.)
Innehåll
ASIMO:s fysiologi är utvecklad för att efterlikna mänsklig fysiologi. Foto med tillstånd Honda Motor Co., Ltd. Hondas forskare började med att studera benen på insekter, däggdjur, och rörelsen från en bergsklättrare med protesben för att bättre förstå fysiologin och allt som händer när vi går - särskilt i lederna. Till exempel, det faktum att vi flytta vår vikt Att använda våra kroppar och särskilt våra armar för att balansera var mycket viktigt för att få ASIMOs gångmekanism rätt. Det faktum att vi har tår att hjälp med vår balans också beaktades:ASIMO har faktiskt mjuka utsprång på fötterna som spelar en liknande roll som den som våra tår spelar när vi går. Detta mjuka material också absorberar stötar på lederna, precis som våra mjuka vävnader gör när vi går.
ASIMO har höft, knä, och fotleder . Robotar har leder som forskare kallar " grader av frihet . "En enda grad av frihet tillåter rörelse antingen höger och vänster eller upp och ner. ASIMO har 34 frihetsgrader spridda över olika delar av kroppen för att den ska kunna röra sig fritt. Det finns tre frihetsgrader i ASIMO:s hals, sju på varje arm och sex på varje ben. Antalet frihetsgrader som krävs för ASIMO:s ben bestämdes genom att mäta mänskliga ledrörelser när de gick på plan mark, klättra i trappor och springa.
ASIMO har också en hastighetsmätare och a gyroskop sensor monterad på sin kropp. De utför uppgifterna:
Dessa sensorer fungerar på samma sätt som våra inre öron på det sättet som de upprätthåller balans och orientering.
ASIMO har också golvytesensorer i fötterna och sex ultraljudssensorer i dess mellansektion. Dessa sensorer förbättrar ASIMO:s förmåga att interagera med sin omgivning genom att detektera objekt runt ASIMO och jämföra insamlad information med kartor över området lagrat i ASIMO:s minne.
För att utföra jobbet gör våra muskler och hud för att känna muskelkraft, tryck och ledvinklar, ASIMO har båda ledvinkelsensorer och a sexaxlig kraftsensor .
Foto med tillstånd av Honda Motor Co., Ltd. Om du inte vet mycket om robotik, du kanske inte helt fattar den otroliga milstolpen det är att ASIMO går som vi gör. Den viktigaste delen av ASIMO:s promenad är vändningsförmåga . Istället för att behöva stanna och blanda, stanna och blanda, och stanna och blanda i en ny riktning, ASIMO lutar sig och svänger smidigt precis som en människa. ASIMO kan också självjustera sina steg om det snubblar, trycks, eller på annat sätt stöter på något som förändrar normal gång.
För att åstadkomma detta, ASIMOs ingenjörer var tvungna att hitta ett sätt att arbeta med tröghetskrafter skapad när du går. Till exempel, jordens gravitation skapar en kraft, liksom hastigheten med vilken du går. Dessa två krafter kallas "total tröghetskraft". Det finns också den kraft som skapas när din fot ansluter till marken, kallade "markreaktionskraften". Dessa krafter måste balansera ut, och hållning måste fungera för att få det att hända. Detta kallas " noll ögonblickspunkt "(ZMP).
För att kontrollera ASIMO:s hållning, ingenjörer arbetade med tre kontrollområden:
Även om ASIMO inte riktigt är redo för bästa sändningstid (det finns fortfarande förbättringar som måste göras för att den ska fungera fullt ut som Honda hoppas), Honda har satt ASIMO att arbeta som receptionist på sitt kontor i Wako i Saitama prefektur, strax norr om Tokyo. ASIMO ägnar sin tid åt att hälsa gäster och leda dem runt anläggningarna.
För att utföra dessa uppgifter, ASIMO måste vara särskilt programmerat för att känna till byggnadernas layout och det lämpliga sättet att hälsa besökare och svara på frågor.
Om tanken på en armé av ASIMO -robotar ger dig heebie -jeebies, du kan slappna av. Honda säger att ASIMO aldrig kommer att användas i militära applikationer.
Läs mer
ASIMO kan känna av fallande rörelser och reagera snabbt på dem; men ASIMO:s ingenjörer ville ha mer. De ville att roboten skulle ha en smidig gång samt göra något som andra robotar inte kan göra - vända utan att stanna .
När vi går runt hörnen, vi förskjuter vårt tyngdpunkt till svängen. ASIMO använder en teknik som heter " prediktiv rörelsekontroll , "även kallad Hondas Intelligent Real-Time Flexible Walking Technology eller I-Walk, att åstadkomma samma sak. ASIMO förutspår hur mycket det ska flytta sin tyngdpunkt till insidan av svängen och hur länge det skiftet ska bibehållas. Eftersom denna teknik fungerar realtid , ASIMO kan göra detta utan att stanna mellan stegen, som andra robotar måste göra.
Väsentligen, med varje steg ASIMO tar, den måste bestämma sin tröghet och sedan förutse hur dess vikt måste flyttas för nästa steg för att gå och svänga smidigt. Den justerar någon av följande faktorer för att behålla rätt position:
Medan att återge en människoliknande promenad är en fantastisk prestation, ASIMO kan nu köra med hastigheter upp till 3,7 miles i timmen (6 kilometer i timmen). För att kvalificera dig som en äkta löpande robot, ASIMO måste ha båda fötterna från marken en stund i varje steg. ASIMO lyckas vara luftburet i .08 sekunder för varje steg under körning.
Hondas ingenjörer stötte på en helt ny uppsättning utmaningar när de försökte ge ASIMO möjlighet att springa. De gav ASIMOs torso en viss frihet att hjälpa till att böja och vrida så att roboten kunde justera sin hållning medan den var i luften. Utan denna förmåga, ASIMO skulle tappa kontrollen i luften, möjligen snurrar i luften eller snubblar vid landning.
För att göra svängar smidigt under körning, ingenjörerna förbättrade ASIMO:s förmåga att luta dess tyngdpunkt i svängarna för att bibehålla balansen och motverka centrifugalkraft. ASIMO kan till och med förutse svängar och börja luta sig in i dem innan svängen startar, ungefär som om du skulle åka skidor eller åka skridskor.
I nästa avsnitt, vi kommer att titta på hur ASIMO kan känna igen bilder och känna sin omgivning.
Foto med tillstånd av Honda Motor Co., Ltd. Inom robotik, vision är en fångad bild som tolkas baserat på programmerad mallar . I en tillverkningsmiljö, där robotarmar bygger bilar eller robotar inspekterar de mikroskopiska anslutningarna på halvledarchips, du har att göra med en kontrollerad miljö. Belysningen är alltid densamma, vinkeln är alltid densamma, och det finns ett begränsat antal saker att titta på och förstå. I den verkliga (och ostrukturerade) världen, dock, antalet saker att titta på och förstå ökar kraftigt.
En humanoid robot som måste navigera genom hem, byggnader, eller utomhus medan du utför jobb måste kunna förstå de många föremål som det "ser". Skuggor, udda vinklar och rörelse måste vara begripliga. Till exempel, att gå på egen hand in i ett okänt område, en robot skulle behöva upptäcka och känna igen föremål i realtid, välja funktioner som färg, form och kanter att jämföra med en databas med objekt eller miljöer som den känner till. Det kan finnas tusentals objekt i robotens "minne".
ASIMO:s vision system består av två grundläggande videokameror för ögonen, ligger i huvudet. ASIMO använder stereoskopisk syn och en proprietär vision algoritm som låter det se, känna igen, och undvik att stöta på objekt även om deras orientering och belysning inte är desamma som i minnesdatabasen. Dessa kameror kan upptäcka flera objekt, bestämma avstånd, uppfatta rörelse, känna igen programmerade ansikten och till och med tolka handrörelser. Till exempel, när du håller handen upp till ASIMO i ett "stopp" -läge, ASIMO stannar. Ansiktsigenkänningsfunktionen gör att ASIMO kan hälsa på "bekanta" människor.
ASIMO kan känna igen föremål i rörelse genom att tolka bilderna som tagits av kamerorna i huvudet. Det kan bedöma ett rörligt föremåls avstånd och riktning, vilket gör att ASIMO kan följa en person, stoppa sina egna framsteg för att tillåta ett rörligt föremål att korsa sin väg, eller hälsar dig när du närmar dig.
Kamerorna vidarebefordrar också vad ASIMO ser till ASIMO:s styrenhet. På det sättet, om du styr ASIMO från en dator, du kan se vad ASIMO ser.
Förutom kamerorna i huvudet, ASIMO har flera sensorer som hjälper den att manövrera genom miljöer och interagera med objekt och människor. Golvytosensorer gör att ASIMO kan upptäcka föremål och förändringar i golvet. Ultraljudssensorer hjälper till att orientera ASIMO genom att detektera omgivande föremål. Sensorerna hjälper ASIMO att lösa avvikelser mellan den interna kartan över området som är förprogrammerat i minnet och den faktiska miljön.
ASIMO har till och med en känsla av beröring, på ett sätt. Kraftsensorerna i ASIMOs handleder gör att ASIMO kan bedöma hur mycket kraft som ska användas när man plockar upp en bricka, ger dig en fil eller skakar hand. ASIMO kan integrera information som samlats in av sina kameror och tvinga sensorer att röra sig i synk med en person medan de håller händer. När du skjuter en vagn, ASIMO:s kraftsensorer hjälper roboten att justera mängden kraft som behövs för att skjuta vagnen (t.ex. ASIMO kan skjuta en vagn med mer kraft om sensorerna upptäcker en lutning).
Ett annat sätt ASIMO kan känna av miljön är genom användning av IC -kommunikationskort. IC -kort använder infraröda signaler för att ta emot och överföra information. Om du håller ett IC -kort med din information kodad, ASIMO kan upptäcka din närvaro även om du inte är inom räckhåll för kamerorna. Dessa kort förbättrar ASIMOs förmåga att interagera med andra. Till exempel, om du skulle besöka Hondas kontor och få ett IC -kort som ett besökarkort, ASIMO kan hälsa på dig och leda dig till rätt rum efter att elektroniskt ha läst informationen som är kodad på ditt kort.
Låna mig dina mikrofonerDet finns tre mikrofoner i ASIMO:s huvud. Med hjälp av dessa mikrofoner, ASIMO kan ta emot röstkommandon och upptäcka ljudriktningen. ASIMO kan avgöra var ljudet kommer från och sedan vända sig mot den riktningen.
ASIMO är inte en autonom robot. Den kan inte komma in i ett rum och fatta beslut på egen hand om hur man navigerar. ASIMO måste antingen programmeras för att utföra ett visst jobb inom ett specifikt område som har markörer som det förstår, eller det måste styras manuellt av en människa.
ASIMO kan styras med fyra metoder:
Med 802.11 trådlös teknik och en bärbar eller stationär dator, du kan styra ASIMO och se vad ASIMO ser via kamerans ögon. ASIMO kan också använda sin PC -anslutning för att komma åt Internet och hämta information åt dig, som väderrapporter och nyheter.
Den trådlösa joystickstyrenheten styr ASIMO:s rörelser på samma sätt som en fjärrstyrd bil. Du kan få ASIMO att gå framåt, bakåt, i sidled, diagonalt, vänd på plats, gå runt ett hörn eller spring i cirklar. Att låta ASIMO flytta med fjärrkontrollen kanske inte verkar så avancerat, men ASIMO har det självjustera sina steg . Om du har det gå framåt, och det stöter på en sluttning eller något slags hinder, ASIMO justerar automatiskt sina steg efter terrängen.
ASIMO kan känna igen och reagera på flera gester och kroppsställningar, tillåter användare att styra ASIMO nonverbalt. Du kan peka på en viss plats du vill att ASIMO ska gå mot, till exempel, och det kommer att följa din ledning. Om du vinkar till ASIMO, den kommer att svara med en egen våg. Det kan till och med känna igen när du vill skaka hand.
ASIMO kan förstå och köra enkelt, förprogrammerade verbala kommandon. Antalet kommandon som kan programmeras in i minnet är praktiskt taget obegränsat. Du kan också få din röst registrerad i sin programmering, vilket gör det lättare för ASIMO att känna igen dig.
Förutom röstkommandon för att styra ASIMO:s rörelser, Det finns också talade kommandon som ASIMO kan svara verbalt på. Detta är den funktion som har gjort det möjligt för ASIMO att arbeta som receptionist, hälsa besökare och svara på frågor.
Liksom de flesta andra tekniker inom robotikområdet, ASIMO drivs av servomotorer . Dessa är små men kraftfulla motorer med en roterande axel som flyttar lemmar eller ytor till en specifik vinkel enligt instruktionerna från en styrenhet. När motorn har vridit till rätt vinkel, den stängs av tills den instrueras att vrida igen. Till exempel, en servo kan styra vinkeln på en robots armled, hålla den i rätt vinkel tills den behöver röra sig, och sedan styra detta drag. Servos använder a lägesavkännande anordning (kallas även en digital avkodare) för att säkerställa att motorns axel är i rätt läge. De använder vanligtvis kraft proportionell mot den mekaniska belastning de bär. En lätt laddad servo, till exempel, använder inte mycket energi.
ASIMO har 34 servomotorer i kroppen som rör på bålen, vapen, händer, ben, fötter, fotleder och andra rörliga delar. ASIMO hanterar en serie servomotorer för att styra varje slags rörelse.
ASIMO drivs av en laddningsbar, 51,8 volt litiumjonbatteri (Li-ION) som håller i en timme på en enda laddning. Batteriet lagras i ASIMO:er ryggsäck och väger ungefär 13 pund . ASIMO:s batteri tar tre timmar att ladda helt, så ett andra (och tredje) batteri är avgörande om du behövde ASIMO för att fungera mycket länge. Användare kan ladda batteriet ombord på ASIMO via en strömanslutning eller ta bort ryggsäcken för att ladda separat.
Robottävlingar
Honda Research Institute och ATR Computational Neuroscience Laboratories samarbetade 2006 för att utveckla ett sätt att kontrollera ASIMO genom tankar. Forskare och ingenjörer använde en MRI -maskin för att registrera ett ämnes hjärnmönster när de gjorde en rad handgester (en stängd näve och ”V” -fredstecknet). Inspelningen överfördes sedan till en robothand, som avkodade informationen och duplicerade ämnets gester. Eftersom MR-systemet var icke-invasivt, det fanns inget behov av några kirurgiska ingrepp.
Honda hoppas att detta är det första steget i utvecklingen av ett system som gör att förlamade människor kan styra enheter som ASIMO genom att bara tänka på det. Mycket mer forskning måste göras för att låta användarna utföra komplexa uppgifter och utveckla en mindre, lätt enhet för att spela in hjärnmönster.
Nyfiken på servon?Kolla in Northwestern University Mechatronics Design Laboratory:s introduktion till servomotorer.
Läs mer
Honda började utveckla sin humanoida hjälparobot 1986. Hondas ingenjörer visste att roboten lätt måste kunna navigera runt i ett hus eller en byggnad, och det innebar att gångtekniken måste vara perfekt. Därför, deras första försök var i princip lådor med ben. När gångmekanismen mest utvecklades, vapen, händer och slutligen ett huvud tillkom.
ASIMO -tidslinjen
Foto artighet Förutom ASIMO, det finns några andra ganska sofistikerade humanoida robotar där ute som verkar göra många av samma saker. De flesta av dem är byggda på en mycket mindre skala och är mer avsedda för underhållning än service. Just nu, ASIMO:s största konkurrens när det gäller teknik tycks vara:
Det finns också flera olika robotar som används på sjukhus runt om i världen som navigerar i korridorer och tar hissar för att leverera patientjournaler, röntgen, mediciner och andra saker över hela sjukhuset. De färdas på hjul och är programmerade med sjukhusets layout eller de identifierar och följer markörer och streckkoder placerade på väggarna.
Robotar har använts på många områden sedan 1960 -talet. Med datorprocessorer som blir allt starkare och teknik inom robotik expanderar till nya områden, det kommer inte dröja länge innan vi har en "Rosie" för att laga våra måltider och städa våra hus.
För mer information om ASIMO och andra robotar, liksom de tekniska framsteg som gör humanoida robotar möjliga, kolla in länkarna på nästa sida.
En robot om stadenASIMO har charmat publiken vid medieevenemang, TV-serier, och till och med Disneyland. Du kanske har sett ASIMO:
