仿人機(jī)器人前沿介紹

1、:聊舞傅izoiiozi :W8640II0ZI :各秦剽御：腳仿人機(jī)器人摘要：本文主要介紹了機(jī)器人的由來，仿人機(jī)器人的概念，發(fā)展歷史，發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)用以及 未來的發(fā)展趨勢(shì)，最后對(duì)仿人機(jī)器人的未來發(fā)展做了一下展望。關(guān)鍵詞：仿人機(jī)器人，歷史，現(xiàn)狀，ASIMO，展望Abstract: This paper mainly introduces the origin of the robot, and the concept of humanoid robot, development history, the development of current situation, application

2、and future development trend, and finally make a prospectto the future development of humanoid robot .Keywords: humanoid robot, history, present situation, ASIMO, prospect一、仿人機(jī)器人的概述“機(jī)器人”最早出現(xiàn)于1920年捷克劇作家卡雷爾卡佩克(Karel Kapek)的一部幻想 劇羅薩姆的萬能機(jī)器人中，“Robot”是由斯洛伐克語“Robota”衍生而來的。1940年，美國科幻小說家加斯卡阿西莫夫(Jassc Asimov)

3、在他的小說我是機(jī)器人 中，提出了著名的“機(jī)器人三守則”，即：機(jī)器人不應(yīng)傷害人類；機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外；機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)，機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn) 則。1經(jīng)過幾十年的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)取得了舉世矚目的成就。目前，對(duì)于機(jī)器人研究的一個(gè) 主要的發(fā)展方向就是研究仿人機(jī)器人，讓機(jī)器人更具人行，具有更強(qiáng)的只能和功能。仿人機(jī)器人是一種外觀與人相似，具有移動(dòng)功能、感知功能、操作功能、學(xué)習(xí)能力、自 制能力、聯(lián)想記憶、情感交流的智能機(jī)器人。它具有靈活的行走機(jī)構(gòu)，可以隨時(shí)走到需要的 地方，包括一些對(duì)普通人來說不易到達(dá)的

4、角落，完成人指定或預(yù)先設(shè)置的工作。仿人機(jī)器人 具有人類的外觀，可以適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境。仿人機(jī)器人集機(jī)械、材料、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等多門學(xué)科于一體，技術(shù)含量高、研 究和開發(fā)難度大。它是一個(gè)國家高技術(shù)實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志。因此，世界各發(fā)達(dá)國家 都不惜投入巨資進(jìn)行研究與開發(fā)。目前，美國和日本等許多發(fā)達(dá)國家的科學(xué)家都在仿人機(jī)器 人的研究與開發(fā)方面做了大量的工作，并取得了突破性的進(jìn)展。仿人機(jī)器人已經(jīng)對(duì)人類社會(huì) 產(chǎn)生了巨大的影響。二、仿人機(jī)器人的發(fā)展歷史2.1國外仿人機(jī)器人發(fā)展歷史仿人機(jī)器人的研制開始于20世紀(jì)60年代末，距今已有40年的歷史。然而仿人機(jī)器人 的研究工作進(jìn)展迅速，如今已成為機(jī)器

5、人技術(shù)領(lǐng)域的主要研究方向之一。1968年，美國通用電氣公司的研究人員試制了一臺(tái)名叫Rig的操縱型二足步行機(jī)構(gòu)， 從而揭開了仿人機(jī)器人研究的序幕。1968年，早稻田大學(xué)加藤一郎教授在日本首先展開了雙足機(jī)器人的研制工作。1969年 研制出WAP-1平面自由度步行機(jī)器人。該機(jī)器人具有6個(gè)自由度，每條腿有髖、膝、踝3 個(gè)關(guān)節(jié)。利用人造橡膠肌肉為關(guān)節(jié)，通過注氣、排氣引起肌肉收縮牽引關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)從而邁步。 由于氣體的可壓縮性，該機(jī)器人行走不穩(wěn)定。1971年，加藤一郎又研制出了 WAP-3型雙足 機(jī)器人，仍采用人造肌肉驅(qū)動(dòng)，能在平地、斜坡和階梯上行走，具有11個(gè)自由度。1971年， 加藤實(shí)驗(yàn)室研制出WL-5雙足

6、機(jī)器人。該機(jī)器人采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有11個(gè)自由度，下肢作 三維運(yùn)動(dòng)，上軀體左右擺動(dòng)以實(shí)現(xiàn)雙足機(jī)器人重心的左右移動(dòng)。該機(jī)器人重130kg，高0.9m， 可載荷30kg，實(shí)現(xiàn)步幅15cm，每步45s的靜態(tài)步行。1973年，加藤等人在WL-5的基礎(chǔ)上配置機(jī)械手及人工視覺、聽覺裝置組成自主式機(jī) 器人WABOT-1,如圖1所示。WABOT-1由足、手、視覺、聲音應(yīng)答4個(gè)系統(tǒng)組成。它所 具有的功能包括通過人造嘴與人進(jìn)行簡單的對(duì)話，人造耳、眼作為遠(yuǎn)程接收裝置識(shí)別對(duì)象、 測定距離和方向，以兩足步行方式進(jìn)行移動(dòng)，帶觸覺，能用雙手抓握、移動(dòng)物體等。加藤等人于1980年又推出WL-9DR雙足機(jī)器人。該機(jī)器人采用預(yù)先設(shè)

7、計(jì)步行方式的程 序控制方法，用步行運(yùn)動(dòng)分析及重復(fù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步態(tài)軌跡，用以控制機(jī)器人的步行運(yùn)動(dòng)該機(jī)器 人采用以單腳支撐期為靜態(tài)，雙腳切換期為動(dòng)態(tài)的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)步行方案，實(shí)現(xiàn)步幅45cm，每步 9s的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)步行。1984年，加藤實(shí)驗(yàn)室又研制出采用踝關(guān)節(jié)力矩控制的WL-10RD雙足機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了步 幅40cm，每步1.5s的平穩(wěn)動(dòng)態(tài)步行。1985年加藤研究室在日本筑波科學(xué)博覽會(huì)上公開展示 了能演奏鋼琴的仿人機(jī)器人WABOT-Z該機(jī)器人能與人對(duì)話，用眼睛掃描樂譜，演奏鍵盤 樂器，WABOT-2的外觀如圖2所示。1986年，加藤實(shí)驗(yàn)室又研制成功了 WL-12(R)步行機(jī) 器人，該機(jī)器人通過軀體運(yùn)動(dòng)來補(bǔ)償下肢的任

8、意運(yùn)動(dòng)，在軀體的平衡作用下，實(shí)現(xiàn)了步行周 期1.3s，步幅30cm的平地動(dòng)態(tài)步行。加藤一郎由于長期致力于研究仿人機(jī)器人，被譽(yù)為“仿 人機(jī)器人之父”。日本還有許多著名的大公司如本田、索尼、松下電工、富士通、川崎重工、法那科、日 立等也在從事仿人機(jī)器人的研究與開發(fā)，并取得了突破性的成就。本田公司從1986年至今， 已經(jīng)推出了 3種P系列仿人機(jī)器人。P1是本田公司最初研制的步行機(jī)器人，主要是對(duì)二足 步行機(jī)器人進(jìn)行基礎(chǔ)性的研究工作。P2是1996年12月推出的步行機(jī)器人，相對(duì)于P1而言， P2更加類人化。P2的問世將二足步行機(jī)器人的研究推向了高潮，使本田公司在此領(lǐng)域里處 于世界絕對(duì)領(lǐng)先地位。1997年

9、12月，本田又推出了 P3，如圖3所示。P3使用了新型的鎂 材料，實(shí)現(xiàn)了小型輕量化。2000年11月，本田公司又推出了新型雙腳步行機(jī)器人ASIMO, 如圖4所示。ASIMO與P3相比，其體形更容易適應(yīng)人類的生活空間，通過提高雙腳步行技 術(shù)，其步態(tài)更接近人類的步行方式。ASIMO使用個(gè)人計(jì)算機(jī)和便攜式設(shè)備控制步行方向、 關(guān)節(jié)及手的動(dòng)作，二足步行采用了新開發(fā)的技術(shù)，可以更自由的步行。P3和ASIMO的推出， 將仿人機(jī)器人的研究工作推上了一個(gè)新的臺(tái)階，使仿人機(jī)器人的研制和生產(chǎn)正式走向?qū)嵱?化、工程化和市場化。索尼公司于2000年11月也推出了娛樂型仿人機(jī)器人SDR-3X，如圖5所示。它可以按 照音樂

10、節(jié)拍翩翩起舞，并且進(jìn)行較高速度的自律運(yùn)動(dòng)。SDR-3X還配有聲音識(shí)別和圖像識(shí)別 功能。索尼公司于2003年11月又推出世界上首臺(tái)會(huì)跑的仿人機(jī)器人QRIO,如圖6所示， 實(shí)現(xiàn)了搭載控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)的跑動(dòng)。P1P2P3圖3ASIMOSDR-3XQRIO圖4圖5圖61990年，美國俄亥俄州大學(xué)提出用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)雙足步行機(jī)器人的動(dòng)態(tài)步行，并在 SD-1型二足機(jī)器人中得以實(shí)現(xiàn)。麻省理工學(xué)院在Spring Turkey和Spring Flamingo仿人機(jī)器 人的控制中提出了虛模型控制策略從本質(zhì)上說，虛模型控制實(shí)際上是一種運(yùn)動(dòng)控制語言，即 假想將諸如彈簧振子、阻尼器等元件固連在仿人機(jī)器人的系統(tǒng)中，用來

11、產(chǎn)生假想的驅(qū)動(dòng)力矩。 采用虛模型控制，可以有效的避免繁瑣的機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算。美國麻省理工學(xué) 院開發(fā)的Cog機(jī)器人只有上身，沒有下肢，主要作為研究機(jī)器人的頭腦智能、認(rèn)知與感知、 手臂的靈活性及柔順等得平臺(tái)。美國弗羅里達(dá)大學(xué)的機(jī)器智能實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了仿人機(jī)器人 Pneuman，作為人工認(rèn)知、自然語言處理、軌跡規(guī)劃、自動(dòng)導(dǎo)航、人與機(jī)器人的交互平臺(tái)。 Sabourin等在無參考軌跡的條件下，使用數(shù)學(xué)方程的分析方法來描述和預(yù)測仿人機(jī)器人 Rabbit的運(yùn)動(dòng)，僅僅通過控制施加在二足步行機(jī)器人擺動(dòng)腿髖部的力矩脈沖，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)行 走和被動(dòng)行走交替進(jìn)行的連續(xù)過程。2005年4月20日，二足步行機(jī)器人Ra

12、bbit向世人展示 了它的奔跑能力。2.2中國仿人機(jī)器人的發(fā)展概況中國仿人機(jī)器人的研制工作起步較晚。1985年以來，相繼有幾所高校進(jìn)行了這方面的 研究，并取得了一定的成果。其中以哈爾濱工業(yè)大學(xué)和國防科技大學(xué)最為典型。哈爾濱工業(yè)大學(xué)自1985年開始研制雙足步行機(jī)器人，迄今為止已經(jīng)完成了 3個(gè)型號(hào)號(hào) 的研制工作：第一個(gè)型號(hào)HIT-I具有10個(gè)自由度，重100kg，高1.2m，關(guān)節(jié)由直流伺服電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，屬于靜態(tài)步行；第二個(gè)型號(hào)HIT-II具有12個(gè)自由度，踝關(guān)節(jié)采用兩電動(dòng)機(jī)交叉 結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度，腿部結(jié)構(gòu)采用了圓筒形結(jié)構(gòu)。HIT-III實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)步行和動(dòng)態(tài) 步行，能夠完成前后行、側(cè)行、轉(zhuǎn)彎

13、、上下臺(tái)階及上斜坡等動(dòng)作，其外形如圖7所示。目前， 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所與機(jī)械電子工程教研室合作，正在致力于功能齊全的仿人機(jī)器 人HIT-IV的研制工作。該機(jī)器人包括行走機(jī)構(gòu)、上身及臂部執(zhí)行機(jī)構(gòu)，初步設(shè)定32個(gè)自由 度。國防科技大學(xué)于1988年2月研制成功了 6關(guān)節(jié)平面運(yùn)動(dòng)型雙足步行機(jī)器人，隨后于1990 年又先后研制成功了 10關(guān)節(jié)、12關(guān)節(jié)的空間運(yùn)動(dòng)型機(jī)器人系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了平地前進(jìn)、后退， 左右側(cè)行，左右轉(zhuǎn)彎，上下臺(tái)階，上下斜坡和跨越障礙等人類所具備的基本行走功能。經(jīng)過 10年攻關(guān)，國防科技大學(xué)于2001年12月研制成功我國第一臺(tái)仿人機(jī)器人一一“現(xiàn)行者”， 實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人技術(shù)的重大突破。

14、“先行者”有人一樣的身軀、頭顱、眼睛、雙臂和雙足，有 一定的語言功能，可以步態(tài)步行。清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高等院校和研究機(jī)構(gòu)也在近幾年投入了 相當(dāng)?shù)娜肆?、物力，進(jìn)行智能仿人機(jī)器人的研制工作。清華大學(xué)開發(fā)出了仿人機(jī)器人 THBIP-Io 三、仿人機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀日本本田公司研制的仿人機(jī)器人ASIMO，是目前最先進(jìn)的仿人行走機(jī)器人。ASIMO身高 1.3米，體重54公斤。它的行走速度是0-6km/ho早期的機(jī)器人如果直線行走時(shí)突然轉(zhuǎn)向， 必須先停下來，看起來比較笨拙。而ASIMO就靈活得多，它可以實(shí)時(shí)預(yù)測下一個(gè)動(dòng)作并提前 改變重心，因此可以行走自如，進(jìn)行諸如“8”字形行走、下臺(tái)

15、階、彎腰等各項(xiàng)“復(fù)雜”動(dòng) 作。此外，ASIMO還可以握手、揮手，甚至可以隨著音樂翩翩起舞。走路跑步上下樓梯圖7 ASIMO的基本動(dòng)作本田公司投入無數(shù)科技研究心血的結(jié)晶一一目前全球唯一具備人類雙足行走能力的類 人型機(jī)器人阿西莫（ASIMO, Advanced Step Innovative Mobility,高級(jí)步行創(chuàng)新移動(dòng)機(jī)器 人），以憨厚可愛的造型博得許多人的喜愛，眾多的類人功能也不斷地沖擊著人們的想象， 似乎科幻電影中的情節(jié)正在一步步變成現(xiàn)實(shí)。從2000年10月31日誕生至今,ASIMO的進(jìn)步可以用神速來形容,2006最新版的ASIMO, 除具備了行走功能與各種人類肢體動(dòng)作之外，更具備了人

16、工智能，可以預(yù)先設(shè)定動(dòng)作，還能 依據(jù)人類的聲音、手勢(shì)等指令，來從事相應(yīng)動(dòng)作，此外，他還具備了基本的記憶與辨識(shí)能 力。單腿站立跳舞踢足球圖8 ASIMO的高級(jí)功能四、仿人機(jī)器人的應(yīng)用仿人機(jī)器人不僅是一個(gè)國家高科技綜合水平的重要標(biāo)志，也在人類生產(chǎn)、生活中有著廣 泛的用途。由于仿人機(jī)器人具有人類的外觀特征，更容易適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境，代替 人類完成各種作業(yè)。它不僅可以在有輻射、粉塵、有毒環(huán)境中代替人類作業(yè)，而且可以在很 多方面擴(kuò)展人類的能力，具有廣闊的應(yīng)用前景。將來它還將在家庭服務(wù)、醫(yī)療、教育、社會(huì) 娛樂、生物技術(shù)、救災(zāi)、海洋開發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸、農(nóng)林水產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1）服務(wù)21世

17、紀(jì)人類將進(jìn)入老齡化社會(huì)，發(fā)展仿人機(jī)器人能彌補(bǔ)年輕勞動(dòng)力的嚴(yán)重不足，解決 老齡化社會(huì)的家庭服務(wù)，醫(yī)療等社會(huì)問題。仿人機(jī)器人可以與人友好相處，能夠很好地?fù)?dān) 任陪伴，照顧，護(hù)理老人和病人的角色，以及從事日常生活中的服務(wù)工作，因此家庭服務(wù)行 業(yè)的仿人機(jī)器人應(yīng)用必將形成新的產(chǎn)業(yè)和新的市場。2）醫(yī)療在醫(yī)療領(lǐng)域，仿人機(jī)器人可以用于假肢和器官移植，用仿人機(jī)器人技術(shù)可以做成動(dòng)力型 假肢，協(xié)助癱瘓病人實(shí)現(xiàn)行走的夢(mèng)想。然而，我們現(xiàn)在還幾乎看不到以控制論開發(fā)出的生物 體與人體完美的結(jié)合，因此，這方面還需要更進(jìn)一步的研究和探索。3）教育一般來講仿人機(jī)器人在教育領(lǐng)域有兩種應(yīng)用：a學(xué)生通過制作仿人機(jī)器人來實(shí)踐機(jī)械結(jié)構(gòu)和復(fù)雜

18、控制軟件模塊的設(shè)計(jì)。b學(xué)生用仿人機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來增強(qiáng)動(dòng)手能力和解決新問題的能力。4）娛樂仿人形機(jī)器人可以用來在展覽會(huì)上做廣告，它很吸引人的注意，因?yàn)樗谕庑紊细咏?人類，所以更能引起人的興趣。另外，它還可以用于家庭娛樂。4五、仿人機(jī)器人的發(fā)展方向仿人機(jī)器人是許多技術(shù)的綜合與集成。但是，由于受到計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、電子技 術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能、數(shù)學(xué)建模、機(jī)構(gòu)學(xué)、材料學(xué)、仿生學(xué)等相關(guān)科學(xué)的 發(fā)展的制約，仿人機(jī)器人至今仍處于實(shí)驗(yàn)室研制階段，尤其是二足行走機(jī)構(gòu)的速度、穩(wěn)定性 和自適應(yīng)能力仍不十分理想。只有在走穩(wěn)之后再加上手臂等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，才能稱為真正的仿人 機(jī)器人。當(dāng)然，仿人機(jī)器人不能

19、僅僅局限于這些，還應(yīng)能仿人的視覺、觸覺、語言、行為、 情感等功能。目前，本田公司的P3仿人機(jī)器人雖然已經(jīng)走向市場化，但是它的功能還很有 限，離實(shí)際意義上的仿人機(jī)器人還有相當(dāng)一段距離。所以，仿人機(jī)器人給科研工作者提供了 廣闊的研究空間，提出了一個(gè)又一個(gè)新的挑戰(zhàn)，同時(shí)也促進(jìn)了許多相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，導(dǎo)致了 一些新理論和新方法的出現(xiàn)。目前，越來越多的學(xué)者投入到這一新興的科研學(xué)科里來。根據(jù)仿人機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，可以對(duì)未來仿人機(jī)器人的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)做如下預(yù) 測。1）本體機(jī)構(gòu)的改進(jìn)仿人機(jī)器人是一個(gè)多關(guān)節(jié)和具有冗余自由度的復(fù)雜系統(tǒng)。如何實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能而且又使結(jié)構(gòu)最 優(yōu)化是一個(gè)很值得研究的問題。一個(gè)功能齊全的仿

20、人機(jī)器人必須要有一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊和配置合 理的機(jī)械本體，ASIMO就是一個(gè)典型的例子。本田公司推出了 P系列1、2、3型仿人機(jī)器 人本體框架采用了鎂鋁合金材料，ASIMO采用了錳合金。在研制過程中，應(yīng)該考慮采用更 先進(jìn)的材料，提高零件的制造精度和裝配精度。關(guān)于驅(qū)動(dòng)方案的選擇，目前普遍采用電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)，經(jīng)減速器減速后驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)。也有一些研究者在研制人造肌肉，通過空氣氣囊的 充氣和排氣帶動(dòng)關(guān)節(jié)動(dòng)作。2）運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)求解理論和方法的發(fā)展一個(gè)理想的步態(tài)規(guī)劃對(duì)于仿人機(jī)器人行走的穩(wěn)定性是非常有益的。由于仿人機(jī)器人的高階、 強(qiáng)耦合和非線性，使得仿人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的精確求解非常困難，而且也沒有十分理

21、想的理論或方法來求解逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的解析解，只有外加一些限制條件，如能量消耗最小、峰值 力矩最小等來求出運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的近似解。這樣往往導(dǎo)致仿人機(jī)器人的規(guī)劃運(yùn)動(dòng)與實(shí)際運(yùn) 動(dòng)有較大的出入。所以要想得到理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，必須在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的求解方法上有重 大的突破。3）驅(qū)動(dòng)電源的改進(jìn)仿人機(jī)器人目前所用的驅(qū)動(dòng)源主要有在線提供能源（仿人機(jī)器人配有有線電源）和離線自帶 電源（仿人機(jī)器人體內(nèi)裝有電池）兩種。當(dāng)然，離線自帶電源比在線提供電源具有更大的活 動(dòng)空間。理想的能源應(yīng)該具有高的能源密度、耐高溫、耐腐蝕、可再生、低成本等。但是， 現(xiàn)在自帶能源容量有限，而且仿人機(jī)器人的關(guān)節(jié)眾多，所以如何改進(jìn)驅(qū)動(dòng)源，使其體積小、

22、 重量輕而且容量大，也是在仿人機(jī)器人的研制過程中必須解決的問題。4）人體醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和仿生學(xué)的發(fā)展仿人機(jī)器人就是要模仿人的某些技能，如雙腳直立行走、自主判斷、利用工具等。目前，由 于人體醫(yī)學(xué)和生物學(xué)發(fā)展速度的限制，醫(yī)學(xué)界和生物學(xué)界對(duì)人體的工作機(jī)理了解還不是十分 透徹，如精確的人體運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、人體大腦的工作機(jī)理等。另外，仿人機(jī)器人不能僅僅 限制在仿人上，還應(yīng)模仿其他生物的一些功能，如蝙蝠的聽覺、狗的嗅覺、蒼蠅的接近覺、 蜻蜓的視覺等。由于仿生科學(xué)本身還沒有對(duì)這些動(dòng)物的特異功能產(chǎn)生機(jī)理精確的“仿生”， 所以將這些特異功能應(yīng)用于仿人機(jī)器人上還有相當(dāng)一段時(shí)間。相信在不遠(yuǎn)的將來，人體醫(yī)學(xué)、 生物學(xué)和

23、仿生學(xué)發(fā)展到一定程度以后，仿人機(jī)器人就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是現(xiàn)在研制的P3和ASIMO的 水平，許多人類所不具有的功能將會(huì)出現(xiàn)在仿人機(jī)器人上。5）傳感器技術(shù)的發(fā)展仿人機(jī)器人安裝了大量的傳感器，在仿人機(jī)器人的自主辨識(shí)中，就是靠這些傳感器收集機(jī)器 人本身及外部的信息并加以處理然后反饋給計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、分析、比較并得出結(jié)果，從而 控制機(jī)器人的動(dòng)作。因此在未來如何研制出高精度且價(jià)格低廉的傳感器將對(duì)仿人機(jī)器人的發(fā) 展有重大的影響。6）控制技術(shù)和集成技術(shù)的發(fā)展仿人機(jī)器人的關(guān)節(jié)眾多，控制電路復(fù)雜，要真正的實(shí)現(xiàn)仿人，并且擁有人類并不擁有的其他 一些功能，其控制電路將愈加復(fù)雜。如何尋找更加優(yōu)化的控制方案和控制機(jī)構(gòu)，受到越來越

24、 多學(xué)者的重視。另外一個(gè)解決方案就是利用大規(guī)模集成電路。7）智能技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展目前的機(jī)器人的智能程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到人類的要求，如何將人類的智能復(fù)制到仿人機(jī)器人 上，將是未來仿人機(jī)器人研究的重點(diǎn)，而這些高度智能化的技術(shù)必須有高度發(fā)展的智能技術(shù) 和計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)作為基礎(chǔ)。8）良好的人機(jī)接口在目前以至相當(dāng)長得一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)器人都不會(huì)擺脫人的控制，因此，良好的人機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng) 來控制機(jī)器人很重要，從低層次的一對(duì)一遙控技術(shù)到高層次的人機(jī)理解協(xié)調(diào)技術(shù)，可以將人 類從低層次的干預(yù)中解放出來，進(jìn)行高層次的干預(yù)。所以，人機(jī)接口的智能化也是未來仿人 機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。9）網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人技術(shù)和虛擬機(jī)技術(shù)通過通

25、信網(wǎng)絡(luò)將許多個(gè)仿人機(jī)器人連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，并且通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)仿人機(jī)器人進(jìn)行有 效的控制，這種技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)遙控操作控制技術(shù)、信息組壓縮和擴(kuò)展技術(shù)以及傳輸技術(shù)等。 在將遙控作為一種主要手段控制仿人機(jī)器人的同時(shí)，基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)、增 強(qiáng)的虛擬遙控操作和人機(jī)交互技術(shù)，也是需要大力發(fā)展的技術(shù)。10）良好的群體協(xié)作和人類協(xié)作人類除了擁有二足直立行走、語言、情感等功能之外，還有一個(gè)突出的特點(diǎn)就是團(tuán)隊(duì)合作， 發(fā)揮群體智慧。將來，高智慧的仿人機(jī)器人也應(yīng)該具有這種能力，他們之間應(yīng)該能夠團(tuán)結(jié)合 作，并且能夠主動(dòng)與人類合作，協(xié)助人類完成自身不能完成的工作。自然界中的人經(jīng)過一個(gè) 必然會(huì)有一個(gè)輝煌的明天。六、

26、仿人機(jī)器人展望雖然仿人機(jī)器人目前還處于研制階段，還很不成熟，也有一些人認(rèn)為機(jī)器人進(jìn)入人類的 世界可能對(duì)我們是一種威脅，但是我想這并不會(huì)妨礙它的發(fā)展，就像當(dāng)初汽車進(jìn)入人類生活 一樣，很多人也是持一種懷疑的態(tài)度，但事實(shí)證明人類現(xiàn)在已經(jīng)離不開汽車了。我認(rèn)為若干 年之后，仿人機(jī)器人一定會(huì)像科幻小說里面描寫的一樣進(jìn)入千家萬戶，并且像汽車一樣成為 人們生活中必不可少的東西，屆時(shí)人類的生活方式又將會(huì)因?yàn)樗鼈兌l(fā)生翻天覆地的變化。參考文獻(xiàn)I張濤，機(jī)器人引論，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 蔡自興，機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20093度齡，機(jī)器人明星AsimoJ，中國青年科技，2003（11）4李云江

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