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ASIMO
來源:互聯網

ASIMO(日語:アシモ,羅馬音:Ashimo,中文:阿西莫),是日本本田技研工業研制的仿人機器人。

ASIMO初代產品于2000年發布,隨后分別于2006年和2011年進行了兩次迭代升級。此后阿西莫研究項目再也沒有任何重大更新進展。最終在2018年6月28日,本田汽車公司官方宣布停止阿西莫的研發。究其原因主要是產品成本過高,且智能化程度仍無法滿足市場要求。

ASIMO機器人主要是由機械系統、傳感系統、驅動系統、和控制系統構成的。本田公司的初衷是希望ASIMO能實現量產,在日本老齡化社會的背景下,進入千家萬戶照顧老年人。然而,最后由于核心技術無法突破和價格過高等因素影響下,沒能實現量產,僅有部分產品在外交、服務等領域有所應用。

發展歷程

初代產品

ASIMO誕生于2000年,是第一個真正具有世界影響的仿人機器人。其身高120cm,體重43kg。從1986年開始,日本本田技研工業就開始研發人形機器人,相繼推出雙足機器人E系列、仿真機器人P系列。2000年10月,本田公司最后一臺仿真機器人P4,也被稱為ASIMO(阿西莫)問世。

與本田公司上一代機器人P3相比,這款機器人在性能上實現了非常大的提升。它不僅可以實現奔跑、跳躍等多種運動,通過視覺、聽覺感應器規劃路線,并避免與人類發生碰撞,還能與人用語音或手語進行交流。更為重要的是,它還可以完成很多復雜的活動,如為人端茶遞水,甚至還能給人表演舞蹈。其步態采用I-WALK (Intelligent Real-時間 Flexible Walk)技術,可以實時預測下一步的動作,從而提前改變自身重心來調節整體動作的連貫性。

第二代

2006年本田技研工業發布了第二代ASIMO機器人,相比2000版的ASIMO,前者除具備行走功能與各種人類肢體動作,更具備了人工智能,可以預先設定動作,依據人類的聲音、手勢等指令,來從事相應動作。此外,他還具備了基本的記憶與辨識能力。在這些技術的加持下,使ASIMO新增了許多功能,如:協同工作功能;過道避讓及避免碰撞功能;在完成工作后,自動返回充電站進行充電。此外,第二代ASIMO還追加了通過圖像識別來分辨推車上的托盤并將其端起的功能。在外形方面,除了身高相較于上一代”長高了“10厘米,其他均與上一代相同。

第三代

日本本田技研工業公司于2011年11月向外界發布了第三代ASIMO機器人,這是自2006年以來本田時隔4年后再次發布新型ASIMO。據本田公司介紹,他們此次對ASIMO的改進主要體現在認知功能及身體功能兩方面。認知功能主要包括自律行動和語音識別,身體功能主要包括行動功能和手部功能。

自律行動是指機器人系統可對視覺、聽覺及觸覺等各種傳感器獲取的信息進行綜合判斷,由機器人根據將來的預測及過去的經驗等,從多種行動中自主選擇特定的行動。原來的ASIMO都是按照預先設好的程序模式采取特定行動的,選擇行動時也需要人的操縱或干預。在此次的新型機器人則不需要人進行任何操作。比如,原來只能單方面進行演說表演,而新型機器人則可以進行交互式訪答。語音識別方面是指可以同時辨別多人的講話,系統利用頭部配備的8個麥克風陣列,根據不同音源方向對聲音進行分離,并通過消除共同成分來識別不同聲音,使機器人可以同時識別3人講話。

行走功能方面,第三代ASIMO不僅擴大了雙足的可動范圍,而且使其能夠實時尋找雙足著地位置,可連續完成單足跳躍及雙足跳躍等動作,另外還能在凹凸不平的路面上穩步行走,最高速度由原來的6km/h提高到了9km/h。

落幕

2011年,完成最后一次系統更新換代后,阿西莫研究項目再也沒有任何重大更新進展。最終在2018年6月28日,本田技研工業公司官方宣布停止人形機器人阿西莫的研發。最初在日本進入老齡化社會的背景下,本田公司本希望ASIMO能實現量產,進入千家萬戶照顧老年人。然而,ASIMO不僅價格昂貴——其造價高達300-400萬美元,如此高昂的造價已經注定阿西莫機器人很難走進千家萬戶,而且在接待、家政服務等實用場景中,其功能過于簡單,無法完成較復雜的動作、也無法進行語境對話。

據日本廣播協會網站報道,日本汽車廠商本田研發的雙足步行人形機器人ASIMO的最后一場例行演出于2022年3月31日在日本東京的本田公司總部舉行,標志著其正式退役。

能力及規格

第一代ASIMO

第一代ASIMO不僅可以實現奔跑、跳躍等多種運動,通過視覺、聽覺感應器規劃路線,并避免與人類發生碰撞,還能與人用語音或手語進行交流。更為重要的是,它還可以完成很多復雜的活動,如為人端茶遞水,甚至還能給人表演舞蹈。

第二代ASIMO

第二代ASIMO主要是針對其智能化技術進行了強化,使其能夠與人共處的環境下工作,同時提高了機器人自律行動的功能。新增的功能包括:協同工作;過道避讓及避免碰撞功能;在完成工作后,自動返回充電樁進行充電功能。此外,新產品還追加了通過圖像識別來分辨推車上的托盤并將其端起的功能。

第三代ASIMO

第三代ASIMO的改進主要體現在認知功能及身體功能兩方面。認知功能主要包括自律行動和語音識別,身體功能主要包括行動功能和手部功能。

自律行動:自律行動是指機器人系統可對視覺、聽覺及觸覺等各種傳感器獲取的信息進行綜合判斷,由機器人根據將來的預測及過去的經驗等,從多種行動中自主選擇特定的行動。

語音識別:語音識別方面是指 可以同時辨別多人的講話,系統利用頭部配備的 8個麥克風陣列,根據不同音源方向對聲音進行分離,并通過消除共同成分來識別不同聲音,使機器人可以同時識別3人講話。

行動功能:行動功能方面,不僅擴大了雙足的可動范圍,而且使其能夠實時尋找雙足著地位置,可連續完成單足跳躍及雙足跳躍等動作,另外還能在凹凸不平的路面上穩步行走,最高速度由原來的每小時6km提高到了9km。

手部功能:手部功能是通過將原來由馬達驅動的手指改為電動泵油壓驅動來實現的。在5根手指的指尖上分別安裝了6軸力量傳感器,還在手掌上配備了44通道觸覺傳感器,因而可以完成靈巧的手部作業,比如擰開水壺蓋并拿起紙杯倒水等。另外,由于可獨立控制5根手指,機器人還能打手語。

*以上參考資料來源于

應用領域

外交領域

日本本田技研工業先后制造了40個阿西莫,將它們送到了美國、英國泰國等地作為外交使者。2003年,日本前首相小泉訪問捷克,阿西莫在國宴上向主人舉杯祝酒,并用捷克語致詞。后來,丹麥女王瑪格麗特二世到日本訪問,阿西莫作為主人接待了來賓,并向女王獻花和表演了舞蹈。

音樂領域

2008年5月13日,本田人形機器人ASIMO在底特律交響樂團為大提琴家馬友友舉辦的一場特別音樂會上演奏《不可能的夢想》,這首歌講述了擁有夢想和追求夢想的重要性。早在同年1月,美國本田技研工業公司與DSO達成協議,支持DSO的底特律青少年音樂教育計劃,為期五年,ASIMO的出現是此次合作的一部分。

服務業

雖然服務業并不是阿西莫真正被應用的領域,但他有能力勝任服務業的部分工作。這得益于ASIMO能以頭部的眼球運動記錄器和手腕的力覺感應器探測人的活動范圍,因此端盤子、送咖啡等動作都能實現。放下盤子的時候,他會先測試桌子的高度,然后再雙腳彎曲把盤子準確地放在桌子上,當然,受到身高和手臂彎曲角度限制,ASIMO無法把盤子放到過高的地方。

此外如果在搬運的過程中受到沖撞,ASIMO會啟動全身的震動防護系統,避免盤子跌落。即使跌落,依據手部傳感器測試的懸掛重量,他也可以作出判斷,立即停止步行,防止踩到盤子。

相關事件

與北京小學生共”舞“

2009年5月19日,由本田技研工業研發的類人型機器人ASIMO來到朝陽區青少年活動中心。作為ASIMO“中國行”系列活動之一,進行為期4天的演出,吸引北京6000多名小學生參加。

與美國總統奧巴馬邂逅

2014年4月23日,美國總統奧巴馬第三次訪問日本,并于24日到訪日本東京科學未來館,出席了面向青少年的活動,觀看展示最尖端的機器人及宇宙科技的展覽,期間在與機器人“阿西莫”進行互動并踢球。

災后慰問

除了在日本的外交場合迎接外賓外,ASIMO與中國也有良緣——在5·12汶川地震之后,ASIMO先后到達德陽市都江堰市慰問當地的中小學生,為孩子帶來笑聲與歡樂。

參與大學生機器人大賽

2010年第23屆日本高等學校機器人競賽在東京舉辦。自2002年以來,本田技研工業一直是該活動的特別贊助商,以支持將引領下一代的學生的制造活動,ASIMO也參與了開幕式的制作并合作管理該活動。

歡迎加拿大總理

正在日本參加G7峰會(伊勢志摩峰會)的加拿大總理賈斯廷·特魯多參觀了本田青山總部大樓。 ASIMO歡迎特魯多總理的到來。 在握手后,一起合影留念。

參加伊斯坦布爾車展

2010年10月28日,ASIMO在土耳其第14屆伊斯坦布爾國際車展新聞發布會上舉行了ASIMO的10周年紀念活動。今年是ASIMO于2000年10月31日首次走進本田研究實驗室的10周年,并在土耳其國際車展上舉行了ASIMO成立10周年的儀式。舞臺上擺放了10支蠟燭的大蛋糕,慶祝ASIMO成立10周年,許多人向ASIMO獻上了歌曲《生日快樂》。

首次亮相北美

2014年4月15日,ASIMO出現在美國熱門電視節目《與凱利和邁克爾一起生活》中。 之后,在16日舉辦了媒體活動,并于17日亮相紐約國際車展。這是新的ASIMO首次出現在北美。 在電視節目中露面時,他向兩位主持人打招呼,并通過表演他的跳躍、手語等表演讓現場沸騰。在紐約國際車展上,被大量觀眾包圍,即使在演示結束后,閃光燈也沒有停止。

結構原理

機械系統

機器人的機械系統指的是機器人的本體,是機器人賴以完成任務的執行結構。本田技研工業的工程師們在項目初始階段花費了大量的時間研究了昆蟲,哺乳動物的腿部移動,甚至登山運動員在爬山時的腿部運動方式。這使得ASIMO和人類一樣,有髖關節膝關節和足關節。機器人中的關節一般用“自由度”來表示。一個自由度表示一個運動可以或者向上,或者向下,或者向右,或者向左。ASIMO擁有26個自由度,分散在身體的不同部位。其中脖子有2個自由度,每條手臂有6個自由度,每條腿也有6個自由度。腿上自由度的數量是根據人類行走,上下樓梯所需要的關節數研究出來的。2011年第三代阿西莫有57個活動關節,可以輕松模仿人類跳舞,身體靈活度很高。

控制系統

ASIMO還采用了一種新的控制技術,該技術允許在運動過程中改變著陸位置,允許用戶連續行走,奔跑,向后,單腿(kenken)和雙腿跳躍。由于這項技術,能夠更靈活地移動并更靈活地適應不斷變化的外部條件,例如即使在不平坦的道路上也能保持穩定的姿勢。

傳感系統

本田技研工業專門為ASIMO開發了一種新系統,可以綜合判斷相當于人類視覺、聽覺和觸覺等的各種傳感器輸入信息,并作為估計周圍情況并確定機器人響應行為的智能基礎技術。 有了這項技術,新的ASIMO能夠對人們的動作和情況做出反應,例如根據對方的反應改變不同的動作,即使他們正在行動中。 此外,通過將視覺和聽覺傳感器連接起來,同時識別人臉和聲音,可以同時區分多個人的話語。

此外,根據來自空間傳感器的信息,現在可以預測一個人向前走幾秒的方向,如果它與自己預測的運動位置相撞,它可以立即生成另一條路線并行走。

驅動系統

波士頓動力公司的機器狗誕生之前,阿西莫祖機器人動作多樣性一直處于全球領先動態,其驅動方式為電機驅動。機器人驅動系統主要負責為機械系統提供動力,其驅動方式分為電機驅動、液壓驅動、氣壓驅動和新型驅動等。其中,電氣驅動是目前機器人使用最多的一種驅動方式,常用的電氣驅動元件為驅動電動機,比如步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機等。

相關技術

地面反力控制技術

它能使阿西莫在凹凸不平的地面行走時,腳底能踩穩地面,不會在行走過程中摔倒。走路時,如果阿西莫的腳尖碰到石頭等障礙物,通過“地面反力控制”技術,它的腳尖會稍微抬起,用腳后跟踏地。如果它快要倒向前方時,就會控制腳尖先踏地,糾正姿勢,恢復平衡,不致摔倒。

動態步行技術

該技術能夠使ASIMO行走時步態看起來與人行走時相當,行走時,它通過電腦控制,一邊移動重心位置,一邊控制身體平衡,在任何瞬間都能保持平衡。因此,它就能像人一樣挺直身體快速行走。

目標零力矩點控制技術

如果阿西莫的腳尖與地面接觸超過一定范圍,“地面反力控制”技術就無法控制它的平衡,就有翻倒的危險。這時,就需要用“目標零力矩點控制”技術來恢復它原來的姿勢,就像人在步行時,如果前傾得太厲害,用腳踏地已無法控制時,就要改變策略,向前跨出一大步來保持人體平衡。阿西莫也會采用這種方法。如果往前劇烈傾斜時,它就會往前加速,跨出大步以防止摔倒。

然而,阿西莫如果大步向前行走,會破壞電腦設定的理想步行方式,這時如果馬上恢復到原先(理想)的步幅,就會因上體前傾而跌倒。通過“著地位置控制”技術,可以修正它的著地位置,使它恢復到理想的步行狀態。這和人在步行中,在前傾時跨出大步,就要修正著地位置是一樣的。這使得阿西莫不僅能在凹凸不平的路面上走路不會摔倒,即使被推搡時也不會倒下;還能在樓梯、斜面上穩步行走。

智能步行技術

為了讓阿西莫行走起來更靈活自如,使它的步行動作看上去更像人的“自在步行”,在阿西莫身上采用了“智能步行技術”。“智能步行技術”可以將兩種以上不同動作組合起來,例如一邊行走,一邊招手;一邊走路,一邊改變行走方向等。由于“智能步行技術”可以使阿西莫在行走過程中無須中斷步行動作來調整身體平衡,從而實現前進、后退等連續動作,甚至更為復雜的旋轉動作。阿西莫可以左右劃著弧形行走,呈蛇行般往前走。蛇行時,上半身和下半身的平衡非常重要,它能夠一邊調整左右腳的步幅,一邊輕微移動上半身的重心,所以能穩穩地進行8字步行。

臉部識別技術

阿西莫能通過臉部識別技術,來識別它周圍的人。先把10個人的臉部信息預先儲存在阿西莫的電腦里,阿西莫從攝像機拍攝到的人臉與它儲存的人臉進行比對,如果與某人相同,它就知道此人是誰,叫什么名字等一系列的相關信息,準確率可達到95%。因此,一旦在攝像機拍攝的圖像中出現了它所熟悉的人臉,它就會追上去,與他(她)們打招呼。如果這個熟悉的人臉向它走來,它也會迎上前去與他(她)們握手。如果它熟悉的人讓它陪伴散步,它會跟隨其后,隨人步行,也不會丟失。

通過它頭上的攝像機還能識別周圍的環境,如果周圍發現障礙物,阿西莫能分辨出它們的大小、距離、方向和位置,并做出決定是停止前進,還是迂回過去。因此,你不用擔心阿西莫遇到障礙物會摔倒。它還會識別周圍的移動物體是否構成對它的威脅,如有物體沖它而來時,它會迅速讓開,避免危險。相關事件

媒體評價

環球網:Asimo在2000年登上舞臺,在當時是一個非常先進的機器人。它是本田技研工業機器人制造史上的一個里程碑事件。

國際金融報:在人形機器人迎來新紀元的背后,是新舊的交替、冰與火的兩重天。而日本本田公司2000年發布的第一代機型ASIMO,在當時被認為是象征著日本技術實力的人形機器人。

國際在線:日本科技巨頭本田把最新版本的Asimo機器人第一次帶到了英國,并在倫敦有線會議上展示了它們的技能。它們會跑步、踢球、跳舞,最新版本的機器人還可以倒飲料、做手語。帶給人耳目一新的感覺。

參考資料 >

Honda ロボット開発の歴史.本田官網.2023-12-02

第23回全國高等専門學校ロボットコンテストに出演.本田官網.2023-12-02

特斯拉“擎天柱”價格預估2萬美元 能否顛覆人形機器人產業?.今日頭條.2023-12-02

人形機器人50年:想象很美好,走進日常生活恐依舊遙遠.今日頭條.2023-12-02

從偃師人偶到擎天柱:人形機器人的前世今生.今日頭條.2023-12-02

全球最先進機器人阿西莫 親臨鵬峰本田.中國機器人網.2023-12-02

本田推出新型“阿西莫”機器人 未來或可用于處理核危機.中國日報網.2023-12-02

.本田.2023-12-05

新型ASIMO.本田官網.2023-12-05

DEGREES OF FREEDOM (for human joints).本田.2023-12-05

ASIMO?デトロイト?シンフォニー?オーケストラを指揮!.本田官網.2023-12-02

唐開強:六年專注“蜘蛛俠”.今日頭條.2023-12-02

Sorry!找不到該頁或已被刪除!.長江商報官方網站.2023-12-02

本田人形機器人ASIMO將于月底“退役”,曾為奧巴馬訪日致歡迎辭.今日頭條.2023-12-02

新型ASIMO.本田官網.2023-12-02

他曾是本田ASIMO機器人行走控制團隊唯一中國研究員,攜十年研發經驗歸國,力爭讓雙足機器人比肩美日德.今日頭條.2023-12-02

本田機器人Asimo今年已經20歲了.環球網.2023-12-02

人形機器人“突飛猛進”的背后丨聚焦WAIC.今日頭條.2023-12-02

日本展示最新版本Asimo機器人 會跑步跳舞踢足球.國際在線.2023-12-02

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