世紀(jì)夢(mèng)想

李允明

凱文老師：今天我們來談一談仿人機(jī)器人。我們討論過工業(yè)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、空間機(jī)器人，這是按用途來分類的。我們也曾經(jīng)介紹過按機(jī)器人外形和結(jié)構(gòu)把機(jī)器人分成固定式單臂機(jī)器人、輪式機(jī)器人等。不同的分類方法是互相覆蓋的，如農(nóng)業(yè)機(jī)器人為了移動(dòng)到農(nóng)作物處，大部分是輪式的?？臻g機(jī)器人有同定式的(如Dextre機(jī)器人)，也有輪式的。家庭用機(jī)器人目前也都是輪式的，今后隨著技術(shù)水平的提高，會(huì)有空間仿人機(jī)器人和家庭用仿人機(jī)器人出現(xiàn)。

湯姆：為什么有了輪式機(jī)構(gòu)，還要研究會(huì)行走的機(jī)器人?

凱文老師：首先，輪式機(jī)構(gòu)在樓梯、門檻、凹凸不平的地段等處的通過性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如行走機(jī)構(gòu)；其次，即使上半身是仿人的輪式機(jī)器人也至多給人一種坐在輪椅上的殘疾人的感覺。人們期望仿人機(jī)器人能夠像自己一樣用腳行走是理所當(dāng)然的。

杰克：仿人機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展得怎么樣了呢?

凱文老師：據(jù)一個(gè)仿人機(jī)器人網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)，截至2008年11月，世界上共有94個(gè)仿人機(jī)器人的項(xiàng)目正在進(jìn)行中，其中日本42個(gè)、美國10個(gè)、韓國10個(gè)、德國9個(gè)、中國7個(gè)、英國4個(gè)、瑞典2個(gè)，澳大利亞、泰國、新加坡、保加利亞、伊朗、意大利、奧地利、西班牙、俄羅斯和阿聯(lián)酋各有1個(gè)。從統(tǒng)計(jì)數(shù)字可看出日本的領(lǐng)先地位及其他各國的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

湯姆：仿人機(jī)器人當(dāng)前的發(fā)展方向是什么?

凱文老師：仿人機(jī)器人當(dāng)前的發(fā)展方向主要是兩大塊。一塊以質(zhì)取勝，研究高水平的、外形和功能盡量接近人的仿人機(jī)器人，其代表是日本本田的Asimo。

安妮：就是生產(chǎn)汽車的那個(gè)本田吧?

凱文老師：不錯(cuò)，在日本，除了各大學(xué)都熱衷于研究仿人機(jī)器人外，公司的研發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)成為主力。許多過去與機(jī)器人技術(shù)毫不相關(guān)的公司也開始涉足仿人機(jī)器人的開發(fā)。大公司利用公眾對(duì)于仿人機(jī)器人的高度興趣，通過開發(fā)仿人機(jī)器人來宣傳本公司的品牌，例如生產(chǎn)汽車的本田通過號(hào)稱“世界第一”的Asimo的開發(fā)，樹立了本田技術(shù)領(lǐng)先的形象。最近本田又開發(fā)了新一代Asimo機(jī)器人，行走能力又有提高，手腕部還添加了力傳感器。用這種做法宣傳本公司形象的還有索尼(主營家用電子設(shè)備)和富士通(主營電腦、通信裝置)，他們分別開發(fā)了高技術(shù)含量的0RIO和HOAP-2機(jī)器人。豐田開發(fā)的，由仿人機(jī)器人組成的小樂隊(duì)還曾在愛知世博會(huì)上展出過。

杰克：這些高水平的仿人機(jī)器人都很貴吧?

凱文老師：是的，這些高水平的仿人機(jī)器人生產(chǎn)數(shù)量很少，平時(shí)以表演為主，不可能進(jìn)入尋常百姓家。其實(shí)，仿人機(jī)器人有一個(gè)很大的市場(chǎng)，各類學(xué)校、研究單位甚至家庭都迫切需要低價(jià)的仿人機(jī)器人整機(jī)或套裝件。與研究仿人機(jī)器人性能突破的努力相對(duì)應(yīng)，研制低價(jià)、輕量化的仿人機(jī)器人是另一種挑戰(zhàn)。因?yàn)?0個(gè)左右的伺服電機(jī)和一系列的傳感器使得仿人機(jī)器人價(jià)格不菲，操作也必須由專業(yè)人員進(jìn)行。只有通過設(shè)計(jì)的重大改進(jìn)才能降低成本，簡(jiǎn)化操作。

世界上已經(jīng)有一些公司為此做出了努力。例如日本近藤(Kondo)公司是一家生產(chǎn)航模用的伺服電機(jī)的公司。當(dāng)他們得知發(fā)燒友們訂購航模伺服電機(jī)自制仿人機(jī)器人時(shí)，他們立刻著手研發(fā)低價(jià)的、專門用于仿人機(jī)器人的伺服電機(jī)，并且開發(fā)m價(jià)格便宜的仿人機(jī)器人KTR-1。特制的伺服電機(jī)使得KTR-1可以用示教方法編程，不需要使用復(fù)雜的編程語言。他們還將機(jī)器人結(jié)構(gòu)徹底簡(jiǎn)化，將自由度總數(shù)降至最少(17個(gè))，使得KTR-1成為當(dāng)時(shí)重量最輕、操作簡(jiǎn)便的仿人機(jī)器人。KTR-1雖然只有17個(gè)自由度，卻可以完成走路、體操(俯臥撐、前滾翻、后滾翻、側(cè)手翻、頭手倒立)等動(dòng)作。

可以說，普及仿人機(jī)器人對(duì)于機(jī)器人工業(yè)的發(fā)展是極其重要的。