仿人型机器人设计说明书
人形机器人的说明书

人形机器人的说明书一、概述本说明书旨在详细介绍"人形机器人"的功能、使用方法以及相关注意事项,以便用户能够正确、安全地操作该产品。
二、产品描述1. 外观特点:人形机器人采用先进的制造工艺,外观设计时尚简约,并配备了多彩LED灯,使机器人更具视觉吸引力。
2. 尺寸及重量:人形机器人的尺寸为1.8米高,重约85公斤,大小适中,方便使用和携带。
3. 功能特点:(1)语音交互功能:机器人内置智能语音识别系统,能够准确理解并回应用户的指令,实现智能对话功能。
(2)动作模仿功能:机器人可进行人类常见的动作模仿,并实现简单的舞蹈动作。
(3)人脸识别功能:机器人配备了先进的人脸识别技术,能够辨认用户的面部特征,以实现个性化互动体验。
(4)情感表达功能:机器人采用了情感感知模块,能够根据环境及用户的情绪变化做出相应表情,增强用户的情感共鸣。
(5)智能导航功能:机器人内置地图导航系统,能够自主移动及避障,方便用户操作和搬运物品。
三、使用方法1. 开机与关机:将机器人连接到电源,按下电源按钮机器人即可开机。
长按电源按钮2秒可关机。
2. 语音交互:机器人处于待机状态时,语音唤醒功能处于关闭状态,需要手动唤醒。
唤醒后,用户可以直接与机器人进行语音交互,系统会根据指令做出相应反应。
3. 动作模仿:通过控制面板或者语音指令,用户可以让机器人进行各种动作模仿,例如挥手、跳舞等。
4. 人脸识别:机器人具备人脸识别功能,用户可以在机器人的设置界面中添加自己的人脸信息,方便机器人进行个性化互动。
5. 情感表达:机器人通过内置的情感感知模块,能够自动感知用户情绪,做出相应表情,如微笑、流泪等,以增加用户的亲和力。
6. 智能导航:用户可通过遥控器或者手机APP向机器人发送导航指令,机器人会根据指令自主移动,避开障碍物,实现准确导航。
四、注意事项1. 使用环境:请确保在光线充足、通风良好的环境中使用机器人,避免长时间暴露在高温、潮湿或者封闭的环境中。
仿人机器人设计及步行控制方法

仿人机器人设计及步行控制方法汇报人:日期:contents •仿人机器人设计概述•仿人机器人结构设计•步行控制方法•控制算法与实现•实验与验证•结论与展望目录01仿人机器人设计概述定义特点定义与特点拓展人类能力科学研究仿人机器人的重要性早期发展自20世纪60年代起,各国开始研制具有人类形态和运动能力的机器人,如美国的“UNIVAC”和日本的“早稻田机器人”。
近期发展随着技术的不断进步,现代仿人机器人的设计和制造能力已经得到了极大的提升,如波士顿动力公司的Atlas机器人和本田公司的ASIMO机器人。
仿人机器人的历史与发展02仿人机器人结构设计整体结构腿部是仿人机器人的重要组成部分,其设计需要考虑到机器人的运动性能和稳定性,包括步长、步高、步频等指标。
腿部设计需要考虑到关节的灵活性、稳定性和耐用性,同时需要与脚部和上半身的设计进行协调。
VS躯干是机器人的核心部分,需要支持机器人的整体结构和动作,同时需要容纳和控制器的位置进行协调。
手臂的设计需要考虑到机器人的动作范围和灵活性,包括手臂的长度、自由度和动作范围等。
头部的设汁需要与机器人的整体结构和功能进行协调,例如可以考虑安装传感器、摄像头等设备以提高机器人的感知和控制能力。
上半身是仿人机器人的重要组成部分,包括躯干、手臂和头部等部分。
上半身设计上半身设计需要考虑到机器人的整体稳定性和动作灵活性,同时需要满足机器人的功能和外观要求。
03步行控制方法地面适应能力静态步行控制也涉及到机器人对不同地面条件的适应能力,包括对不同摩擦系数、表面粗糙度、障碍物等条件的适应。
静态稳定性静态步行控制主要关注的是机器人在静态环境中的稳定性,也就是在没有任何外部干扰的情况下,机器人是否能够在给定的步态下保持稳定。
步态调整根据不同的任务需求和环境条件,机器人需要能够进行自我步态调整,以实现更优的行走性能。
静态步行控制动态步行控制动态稳定性地面跟踪平衡控制步态生成步态规划与优化步态优化步态适应性04控制算法与实现基于模型的控制器设计基于动力学模型的步行控制器利用仿人机器人的动力学模型设计控制器,通过调整输入输出参数实现稳定的步行。
仿人形机器人的设计

仿人形机器人的设计人形机器人是一种模拟人类外形和动作的机器人,它具备人类的外貌、肢体结构和动作能力,可以进行复杂的交互和执行各种任务。
人形机器人的设计需要综合考虑机械结构、电子控制、人机交互等多个方面的因素。
下面我将从机械结构设计、电子控制系统和人机交互设计三个方面进行阐述。
首先,机械结构设计是人形机器人设计中的重要环节。
设计者需要综合考虑机器人的外形效果、运动灵活性和结构强度。
外形效果要求机器人的外观能够与真人相似,可以采用3D打印技术制作外壳,使机器人的外观与真人一样或者接近真人。
运动灵活性是指机器人可以进行各种复杂的动作,如行走、举起物品等。
机器人的关节设计需要灵活可调,以满足不同动作需求。
结构强度是指机器人能承受一定的外力和负载。
设计时需要考虑机器人的重量、材料强度等因素,以确保机器人的结构足够坚固。
其次,电子控制系统是人形机器人设计中不可忽视的一部分。
人形机器人需要借助电子控制系统来实现动作控制、感知环境和与人进行交互。
动作控制系统通常采用伺服电机来驱动机器人的关节,通过编程来控制电机的运动,实现机器人的各种动作。
感知环境方面,可以利用传感器来获取机器人所处环境的信息,如距离、温度等,以便机器人做出相应的反应。
人机交互时,可以使用语音识别、图像识别等技术来实现机器人与人之间的交流,使机器人能够理解人类的指令并做出正确的反应。
最后,人机交互设计是人形机器人设计中至关重要的一环。
人形机器人可以被用于陪伴、照顾、教育等多种场景,所以在人机交互设计中需要考虑机器人的语音交流、面部表情、姿势等因素。
语音交流可以采用语音识别和语音合成技术实现,使机器人能够听懂人类的指令并以人类的语音进行回应。
面部表情和姿势可以通过摄像头和关节传感器来获取人类的表情和动作,进而让机器人能够模仿人类的表情和动作,增强人机之间的互动性。
综上所述,人形机器人的设计需要综合考虑机械结构、电子控制系统和人机交互等多个方面的因素。
壁虎式机器人设计说明书

壁虎式机器人设计说明书一、引言壁虎式机器人是一种仿生机器人,其设计灵感来源于壁虎这种能够在垂直墙壁和天花板上爬行的动物。
本文将详细介绍壁虎式机器人的设计原理、结构和功能。
二、设计原理壁虎式机器人的设计原理基于壁虎的爬行能力,通过模拟壁虎足底的特殊结构和工作原理,实现机器人在垂直墙壁和天花板上的自由爬行。
壁虎足底具有数百万微小的刚毛,这些刚毛能够产生分子间吸附力,从而使壁虎能够在垂直表面上保持牢固的附着力。
三、结构设计1. 壁虎式机器人采用轻质材料制作机身,以降低重量,提高机器人的可操控性和稳定性。
2. 机器人的足底采用仿生设计,使用高强度材料制作刚毛状结构,以增加机器人与墙壁之间的附着力。
3. 机器人身体上装配有多个传感器,用于感知周围环境和墙壁表面的特征,以便机器人能够准确地选择爬行路径。
4. 机器人配备了高效的电池供电系统和稳定的电子控制系统,以确保机器人在爬行过程中的稳定性和持久性。
四、功能设计1. 壁虎式机器人具有自主导航功能,能够通过内置的导航系统自动规划最佳爬行路径,并实现自动避障。
2. 机器人配备了高清摄像头和红外传感器,能够实时监测周围环境,并将数据传输至操作者的控制终端。
3. 机器人可通过无线通信与外部设备进行连接,实现远程控制和数据传输。
4. 机器人具备抓取功能,可用于搬运小型物体或执行维修任务。
5. 机器人具备自我保护功能,当机器人检测到墙壁表面出现异常情况时,能够自动停止爬行并发送警报。
五、应用领域1. 壁虎式机器人在建筑维护和清洁领域具有广阔的应用前景,能够代替人工进行高空清洁和维修工作,提高工作效率和安全性。
2. 机器人在军事领域中可以用于侦察和搜救任务,能够在城市环境和复杂地形中执行任务。
3. 机器人还可以应用于科学研究和教育领域,用于探索生物仿生学和机器人技术的交叉领域。
六、结论壁虎式机器人是一种具有仿生特点的机器人,通过模拟壁虎的爬行能力实现在垂直墙壁和天花板上的自由爬行。
仿人机器人原理与设计

0 0 0 1
0 0 0 1
c 0 Rot ( y, ) s 0
0 s 0 1 0 0 0 c 0 0 0 1
The Army Armored Force Academy of PLA
2.1 Representation of Position and Attitude 位置和姿态的表示 • Description of Position
px A p p y pz
xA zA {A} p
cosθ
xA
绕z轴旋转θ
The Army Armored Force Academy of PLA
2.2 Coordinate Transformation 坐标变换
• Rotation about an axis
1 0 R ( x, ) 0 c 0 s 0 s c
The Army Armored Force Academy of PLA
2.3 Homogeneous Transformation of the Coordinate Frames 齐次坐标变换
A A B p B R p A p Bo
Homogeneous Transformation
A A p B R | A pBo B p 0 0 0 | 1 1 1
c 90 s 90 s 90 c 90 v Rot z ,90 u 0 0 0 0 0 0 1 0 0 7 3 3 7 0 0 2 2 1 1 1
智能机器人 第三章 仿人机器人

图 3-1 北京理工大学仿人机器人
二、仿人机器人的研究重点
1.思维和学习能力 2.与环境的交互 3.躯体结构和四肢运动 4.体系结构
三、仿人机器人的用途
1.服务 2.医疗
DEKA公司研制的机械手臂,如图3-2所示。
图 3-12 正视和背视
图 3-13 侧视图、顶视图、 底视图(身高360mm、肩宽165mm)
4. SHR-8S左腿机械结构 (1)其中包含几个重要的几何关系
一般的机器人,腿上半部与下半部长短相近,在研究机器人步 伐的时候可以令其为相等长度。在国内,
图 3-14 左腿机械结构
图 3-15 舵机转动正方向
五、小人形机器人介绍
1.关于加藤一郎结构体
图 3-10 森汉人形机器人-8S
2.全身机械结构原理
图 3-11 腿部自由度
3. 8S人形机器人机体参数
8S人形机器人是17自由度小型人形机器人,全身包括17个伺 服电动机(舵机)每个舵机转矩为14kg·cm,全部采用金属齿轮 传动。如图3-12、图3-13所示。
图 3-3 教育机器人
图 3-4 下棋机器人
四、仿人机器人的发展历史
图 3-5 ASIMO
1.日本的仿人形机器人
图 3-6 ASIMO在餐厅服务
2.“科戈”机器人
图 3-7 “科戈”机器人
图 3-7 “科戈”机器人
3.我国的仿人形机器人研究
图 3-8 仿人型机器人——“先行者”
图 3-9 仿人机器人
② 左腿半周期运动程序分析(如图3-16、图3-17所示)
机器人创意设计的说明书

机器人创意设计的说明书一、引言机器人是一种能够模拟人类行为和进行各种任务的人工智能设备。
本文将介绍一款创意设计的机器人,并详细说明其各项功能和技术规格。
二、概述该机器人的设计目标是结合了先进的人工智能技术和创意设计理念,以提供创新的用户体验。
其主要功能包括但不限于以下几个方面:1. 交互能力:该机器人配备了先进的自然语言处理和面部识别技术,能够实现与用户的语音和面部表情交互。
通过深度学习算法,它能够理解用户的指令、回答问题,并根据用户的情感状态做出合适的反应。
2. 创意创作:机器人内置了智能创作引擎,能够分析并学习人类创意作品的规律和特点。
它能够参与艺术创作、音乐创作等,并根据用户的需求提供创新和独特的作品。
3. 娱乐陪伴:该机器人内置了丰富的娱乐功能,包括音乐播放、舞蹈表演、故事讲解等。
它能够根据用户的喜好和情感状态,提供个性化的娱乐陪伴服务。
4. 智能家居控制:机器人支持与智能家居设备的连接和控制,能够帮助用户实现家居环境的智能化管理。
例如,它能够控制灯光的亮度、调节温度等。
5. 教育辅助:机器人配备了丰富的教育资源,并通过智能学习算法提供个性化的教育辅助服务。
它能够根据学生的学习需求和进度,提供相应的教学资源和指导。
三、核心技术为实现以上功能,该机器人采用了以下核心技术:1. 人工智能技术:机器人使用了深度学习和神经网络等人工智能技术,以提高其理解和学习能力。
通过对大量的语音、图像和视频数据进行训练,机器人能够不断优化和完善其交互和创作能力。
2. 传感技术:机器人配备了多种传感器,如摄像头、微型雷达和触摸传感器等。
这些传感器能够帮助机器人感知周围环境,识别人脸、物体等,并实现更加精确的交互和创作。
3. 自主定位与导航技术:机器人采用了自主定位和导航技术,能够自主避障和规划行动路径。
它能够通过地图生成和定位算法,准确抵达指定地点,并根据用户需求进行相应的操作。
四、使用说明该机器人操作简单,用户只需激活语音识别功能,说出相应的指令即可。
仿人形机器人的设计

赛伯乐人形机器人:第一部分- 设计伊斯梅特·灿德德,穆罕默德·萨利姆·纳赛尔,蒋树声叶Tosunoglu萨布里佛罗里达国际大学机械工程学院西弗拉格勒街10555迈阿密,佛罗里达州33174305-348-6841cdede00阿*********摘要创造类人型机器人的目的是设计一个可以完成人类复杂动作,具有自主决策功能,能够帮助人类,甚至完成人类无法完成的任务的机器人。
建立类人型机器人一直吸引了世界各地的科学家,虽然目的看似简单,但这是一个艰巨的任务。
在这篇文章中,我们将呈现一种命名为赛伯乐的仿人机器人的概念,像双足动物一样行走,然后切换到四足的运动模式。
第一部分的主要内容是,理想的系统标准,设计方案和最终设计选定以及通过运动学的分析得到仿人机器人的模拟方案。
关键字:仿人形机器人,赛伯乐机器人,双足,四足1.引言构建人形机器人的目的是简单地设计一个可以完成人类复杂运动和能够真诚地帮助人类的机器人。
尽管其目的简单,但是要完成这个任务相当困难。
例如前本田工程师实现了他们梦想建立一个进的仿人机器人,花了超过18年的时间,在这段时间里他们不断的学习,探究和实验,也走了不少的弯路。
[1]行走过程分为两个主要部分即静态和动态步行。
静态步行人形机器人包括完整的移动身体的齿轮的基地脚区域,与此同时其他脚抬起并前进。
这种机器人是从运动学角度(轨迹,或位移控制)来设计和控制的,结果是有相当大的脚以一个缓慢的速度行走。
一个静态步行双足足动物,如本田P3的人形机器人,“不移动很像人并且能量效率低下。
它移动与nonpendular外观相似,本田2000机器人在行走时需要大约2kw功率,他需要的功率是同样大小人类的肌肉工作功率的20倍[1]。
动态稳定性需要快速行走和多样的地形。
在行走时重心不在支撑腿区域内时,机器人在下一个动态平衡区域时就会失衡。
被动动态步行可增加到三分之一组不同类型的步行过程。
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目录1前言 (1)1.1仿人机器人的概念........................................................ 错误!未定义书签。
1.2课题来源 (1)1.3技术要求 (1)1.4国内外研究现状及发展状况[]2........................................ 错误!未定义书签。
1.4.1 国内研究现状 (1)1.4.2 国外研究现状 (2)1.4.3 发展趋势 (3)1.5本课题要解决的主要问题及解决方案 (4)2 总体方案设计 (6)2.1仿人机器人臂手部结构的确定 (6)2.2仿人机器人上身尺寸的确定 (6)2.3结构的设计 (6)2.4仿人机器人自由度的确定 (6)2.5电机的选择 (7)3 机器人驱动装置的设计 (8)3.1 肩部步进电机的选择 (9)3.2 肘部步进电机的选择 (9)3.3 腕部及头部电机选择 (10)4.仿人机器人机械传动件的设计 (11)4.1齿轮的设计 (11)4.1.1 肩部齿轮的设计与校核 .............................................. 错误!未定义书签。
4.1.2 肘腕部齿轮设计 (13)4.1.3 头部齿轮的设计 (14)4.2轴的设计与计算 (15)4.2.1 轴的结构设计........................................................... 错误!未定义书签。
4.2.2 轴的强度计算 (16)5. 仿人型机器人连接板的设计及校核 (21)5.1肩部连接板的设计与校核 (21)5.2电机支撑板的设计与校核 (22)6. 仿人型机器人三维造型及运动仿真 (23)6.1仿人型机器人三维造型 (23)6.2仿人型机器人运动仿真 (24)6.3仿人型机器人舞蹈运动分析 (24)6.4仿人机器人重力分析 (25)7 结论 (26)参考文献 (27)致谢 (29)附录 (30)1前言1.1 仿人机器人的概念[]1现阶段,机器人的研究应用领域不断拓宽,其中仿人机器人的研究和应用尤其受到普遍关注,并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。
研究与人类外观特征类似,具有人类智能、灵活性,并能够与人交流,不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。
世界上最早的仿人机器人研究组织诞生于日本,1973年,以早稻大学加藤一郎教授为首,组成了大学和企业之间的联合研究组织,其目的就是研究仿人机器人。
加藤一郎教授突破了仿人机器人研究中最关键的一步——两足步行。
1996年11月,本田公司研制出了自己的第一台仿人步行机器人机P2,2000年11月,又推出了最新一代的仿人机器人ASIMO。
国防科技大学也在2001年12月独立研制出了我国第一台仿人机器人。
仿人机器人要能够理解、适合环境、精确灵活地进行作业,高性能传感器的开发必不可少。
传感器是机器人获得智能的重要手段,如何组合传感器摄取的信息,并有效地加以运用,是基于传感器控制的基础,也是实现机器人自治的先决条件。
仿人机器人研究在很多方面已经取得了突破,如关键机械单元、基本行走能力、整体运动、动态视觉等,但是离我们理想中的要求还相去甚远,还需要在仿人机器人的思维和学习能力、与环境的交互、躯体结构和四肢运动、体系结构等方面进行更进一步的研究。
仿人机器人具有人类的外观,可以适合人类的生活和工作环境,代替人类完成各种作业,并可以在很多方面扩展人类的能力,在服务、医疗、教育、娱乐等多个领域得到广泛应用。
1.2 课题来源本课题来源于研究课题。
仿人机器人的研究和应用尤其受到普遍关注,并成为智能机器人内领域中最活跃的研究热点之一,研究与人类外观特征类似,具有人类智能、灵活性,能够与人交流,不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。
1.3 技术要求根据设计要求达到以下技术要求:a.根据任务要求,本仿人机器人总高900mm,肩宽30mm,手臂长40mm;b.各关节采用一级齿轮传动,用步进电机驱动;c.除了通用件外,其它零件用工程塑料PVC压铸成形。
1.4 国内外研究现状及发展状况[]21.4.1 国内研究现状国内,仿人机器人的研制工作起步较晚,1985年以来,相继有几所高校进行了这方面的研究并取得了一定的成果。
其中以哈尔滨工业大学和国防科技大学最为典型。
哈尔滨工业大学自1985年开始研制双足步行机器人,基于控制理论曾经获得自然科学基金和国家“863”计划的支持,迄今为止已经完成了三个型号的研制工作:第一个型号HIT-1为10个自由度,重100kg,高1.2m,关节由直流伺服电极驱动,属于静态步行。
第二个型号HIT-2为12 个自由度,该机器人髋关节和腿部结构采用了平行四边形结构。
第三个型号HIT-3为12 个自由度,踝关节采用两电机交叉结构,同时实现两个自由度,腿部结构采用了圆筒形结构。
H IT-3实现了静态步行和动态步行,能够完成前/后行、侧行、转弯、上下台阶及上斜坡等动作。
目前,哈尔滨工业大学机器人研究所与机械电子工程教研室合作,正在致力于功能齐全的仿人机器人HIT -4的研制工作,该机器人包括行走机构、上身及臂部执行机构,初步设定32个自由度。
国防科技大学也进行了这方面的研究。
在1989年研制成功了一台双足行走机器人,这台机器人具有10个自由度,能完成静态步行、动态步行。
清华大学、上海交通大学、北京航空航天大学等高等院校和研究机构也在近几年投入了相当的人力、物力,进行智能仿人机器人的研制工作。
1.4.2 国外研究现状日本已经成为仿人机器人研究最活跃、成果最丰富的国家。
下面重点就日本仿人机器人研究动态进行介绍。
a.早稻田大学目前,早稻田大学的仿人机器人研究基本分为三部分。
其中,一部分是研究与人协作的仿人机器人。
目标是从学术角度研究人的行走机理,并建立人的行走模型;从工程角度制造实用的仿人机器人。
研制成果是WABIAN(Waseda Bipedal Humanoid)系列仿人机器人。
WABIAN能够在平面上动态前进、后退、跳舞及携带重物。
而WABIAN RV更是具备了语音识别能力,使人机界面更为友好。
在此基础上,WABIAN-2针对行走部分做了改进。
每条腿7个自由度,包括:脚3个,膝盖1个,髋部3个。
腰部有2个自由度。
相比6个自由度的腿,其优点是膝盖的方向。
驱动系统为DC伺服电机,减速部分采用谐波齿轮。
另一部分是开发对用途的双足步行腿部模块,应用于包括仿人机器人的各种机器人系统中。
b.东京大学东京大学是目前进行机器人研究非常活跃的机构。
其中进行仿人机器人研究的主要有JSK实验室和Nakamura实验室。
JSK实验室的仿人机器人研究是以H6仿人机器人为实验平台。
其具体参数如下:高1370mm,宽590mm,重55kg。
共有35个自由度:双腿各6,双足各1,双臂各7,两抓持器各1,脖子2,眼睛3。
驱动采用DC电机和谐波齿轮,实用操作系统是RT-linux。
主要的研究方向包括:(1)开发大型仿真系统(2)研究能够避障和满足动态约束的运动规范算法。
另外,JSK实验室还对腱驱动机器人、软脊椎机器人、凝胶体机器人、人造皮肤等进行了相关研究。
Nakamura实验室不仅研究专门针对仿人机器人的特殊机构,包括含有揉性连接的肩关节、已应用在髋部的双球关节。
而且,该实验室在基于动力学的运动方式识别和生成的信息处理方面颇有造诣。
提出了利用关节运动的相关性来简化仿人机器人全身运动的方法;设计了基于动力学的类似脑信息处理的系统;设计了基于动力学和传感数据的信息处理系统,实现了仿人机器人运动的平滑过度。
同时,研究了将运动方式识别和生成进行统一的信息处理。
另外,Nakamura实验室还以人体虚拟模型为基础对运动生成、测量和动力学计算等方面进行了研究。
c.本田公司本田公司从1986开始以开发实用型仿人机器人为目标,至今已经有P1、P2、P3和ASMO机器人问世。
其中,P3高1600mm,宽600mm,厚550mm,重130kg,最高步速2km/h。
P3能够在斜面和不平地面上行走,可以上下楼梯和单腿站立。
ASMO高1200mm,宽450mm,厚440mm,重43kg,自由度分布为:头部2,肩部3,肘部1,腕部1,手部1,髋部3,膝部1,脚2。
ASMO在行走能力上有所突破,由于采用了实时、智能的揉性行走技术,它可以实时预测下一步运动,在转向时能及时向内转移重心,避免了先停步再转向。
同时,ASMO能够识别50种不同的问候和日语问题并作出相应反应,也可以用肢体语言完成30种不同的日语动作命令。
d.索尼公司索尼公司主要针对娱乐机器人进行研究,包括机器狗ABO和双足娱乐机器人QRD。
在行走方面,2003年12月推出的QRD能够在不平地面上动态步行,会跳舞。
若被人推一把,为避免摔倒会顺势向前并停止所有运动。
一旦失去平衡,会伸出胳膊、转动髋关节和放慢电机转速,这样可以减少摔倒时的振动和冲击。
摔倒后,能够重新站立起来。
作为娱乐机器人,QRD能够识别人的面孔、声音和与人对话,可以唱歌和表达情绪,并能记住陌生面孔和声音,通过立体视觉系统,能看到障碍物并判断出最佳避障路径。
1.4.3 发展趋势仿人机器人与轮式、履带式机器人相比有许多突出的优点和它们无法比拟的优越性,但是由于受到机构学、材料科学、计算机技术、控制技术、微电子学、通讯技术、传感技术、人工智能、数学方法、仿生学等相关学科发展的制约,至今基本上仍处于实验室研制的阶段,尤其是双足行走的速度、稳定性及自适应能力仍不是非常理想,只有在走稳走好之后再加上臂部执行机构和智能结构,才谈得上真正的仿人,当然,仿人不能仅仅局限于这些,还应该模仿人类的视觉、触觉、语言,甚至情感等功能,仿人机器人是许多技术的综合、集成和提高,目前,主要的攻关项目还是行走功能的进一步提高,日本本田公司生产的P3仿人机器人虽已走向市场化,但是,它的功能还很不限,离实际意义上的拟人化还有相当的一段距离,所以仿人机器人给科研工作者提供了广阔的研究空间,提出了一个又一个新的挑战,同时也促进了许多相关学科的发展,导致了一些新理论,新方法的出现,越来越多的科研工作者投入了这一新兴的前沿学科,以下是未来几十年仿人机器人的研制方向。
a.仿人机器人本体结构的改造仿人机器人是一个多关节且具有冗余自由度的复杂的系统,如何实现预期功能而又使结构最优化是一个很值得研究的问题,一个功能齐全的智能仿人机器人必须得有一个结构紧凑、配置合理的机械本体,本田公司最新研制的“ASMO”就是一个典型的例子。
b.运动学和动力学求解理论和方法的发展一个理想的步态规划对仿人机器人行走的稳定性是非常有益的,由于仿人机器人系统的高阶、强耦合及非线性,使得仿人机器人的运动学和动力学的精确求解非常困难,而且也没有非常理想的理论或方法来求解逆运动学解析,只有外加一些限制条件如能量消耗最小,峰值力矩最小来求解运动学和动力学的近似解,这往往导致了机器人的规划运动与实际运动有较大的出入,所以要得到理想的运动规划,则必须在运动学和动力学的求解方法上有重要的突破。