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日本的机器人技术大揭秘

2018-10-22 11:01| 发布者: 炼数成金_小数| 查看: 18615| 评论: 0|来自: 新战略机器人网

摘要: 日本在机器人领域比较领先,但与西方不同,日本对机器人外形的重视程度很高,机器人应该就是“拟人”、“类人”,而不是擎天柱、钢铁侠;日本的机器人面向的也不是军事领域,而是服务业。1969年 日本早稻田大学加藤 ...

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日本在机器人领域比较领先,但与西方不同,日本对机器人外形的重视程度很高,机器人应该就是“拟人”、“类人”,而不是擎天柱、钢铁侠;日本的机器人面向的也不是军事领域,而是服务业。

1969年 日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人,被誉为“仿人机器人之父”。此后,日本专家一直致力于研发仿人机器人和娱乐机器人。后来催生出本田的Asimo和索尼公司的Qrio这样一批机器人。

今天我们就来盘点下日本研发过的一些机器人。

可端茶倒水还会讲外语的机器人Asimo
日本本田集团推出的新一代的服务机器人Asimo,不仅能端茶倒水,还会说日语和英语,是酒吧和咖啡店的好帮手。

本田集团于1986年开始研发服务机器人Asimo。其推出的新一代的服务机器人Asimo,身高4.3英尺(1.3米),奔跑时速5.6英里(约9公里),51.8伏的锂电池一次可供其工作40个小时左右,不仅能端茶倒水,还会说日语和英语。


Asimo在智力和动作方面均有所改善,是目前世界上较先进的人形机器人。阿斯莫不仅能行走自如、上下楼梯,甚至还会跳跃。除此之外,阿斯莫头部内置的两个摄像头可以帮助其捕捉视觉信息,因此它能够检测附近移动的物体,并判断距离和方向。一旦它检测到有行人,便会选择另一条路避让,但即使是轻微地碰一下,它也能够保持平衡。

可以与人类正常交流的机器人Emiew
Emiew为白色人形机器人,有红色的头发,重量为14千克,身高大约80里面。Emiew是“Excellent Mobility and Interactive Existence as Workmate ”的 缩写,意思是“像同事一样出色的移动和互动实体”。日立一直希望Emiew可以成为医院、办公室及其它公共场所的向导。

EMIEW头部内置传感器和14个麦克风,可以检测和绕开障碍物,并且响应简单的语音命令。通过一次升级,EMIEW可记忆关键词,即使提问者使用不同的短语,它仍然可以回答问题。例如,你可以问“池塘有多深?”或者“池塘的深度是多少?”,EMIEW可以回答相同的答案。利用眼部的两个摄像头,EMIEW还可以捕捉人类的面部动作,确认提问者是否理解自己的回答。例如,当听到回答,如果你摆手,EMIEW会提供另外的信息。

多才多艺的行走机器人Qrio
Qrio为日本索尼公司SONY所研发的机器人,名字源于“Quest for Curiosity”,是一款集科技与娱乐于一身的梦幻机器人。


Qrio的身高58为厘米,体重7公斤,在多达38个可转动关节下,不仅可跳舞、唱歌、踢足球,更可即时调整姿势来适应各种环境;透过纪录声音与脸部特征,具有辨识的功能,可与人进行即时互动。

史上最萌妹子的机器人Geminoid F
Geminoid F(F代表女性female)是由日本机器人专家石黑浩制作的一个女机器人。“出生于”2010年。Geminoid以20多岁的日俄混血女性为模本,会做出眨眼、微笑、皱眉等65种不同面部表情,皮肤由柔软的硅胶研制,肤色逼真度极高,更能像真人发声、对话、唱歌,远看几乎与真美女无异。


此前,在日本上映的一部话剧《樱花恋》中,Geminoid F首次登台亮相,与人类女演员一起秀演技。 Geminoid F的声音和姿势由后台隔音室内的一位女演员负责,一个摄像头负责探测她的头部和身体移动,而后再由机器人“复制”。不过演对手戏的美国女演员布莱耶丽·朗说Geminoid F只是一个机器人,缺少人所拥有的特征,让她在舞台上感觉很“孤独”。

可识别面部表情,能与人类交流的机器人Pepper
Pepper是由法国机器人公司 Aldebaran Robotics 研发的,这家公司之前生产过可编程的商用机器人 Nao。 Pepper 大约 1 米高,外观为白色,长相可爱,可以用表情、动作、语言与人类交流,目前已经会使用 4500 个日语词汇。最值得一提的是,Pepper 在交流时可变换语调。


能识别人类语音、表情可以帮助机器人更快地被人类社会接受,因此语音、表情识别对机器人的发展至关重要。以往的机器在识别人类表情方面,都不太理想。这次软银在门店推出的 Pepper,可以识别表情,并用表情、动作、语音与人类交流、反馈,可以说是一大看点。不过,Pepper 要在门店从事何种工作、具体如何工作,并没有公布。

行走康复辅助机器人
丰田推出了为行走等康复训练提供辅助的机器人“行走练习助手”和“平衡练习助手”;以及在家庭生活中帮助主人完成捡拾掉落的物品等生活琐事的“生活辅助机器人”。

“行走练习助手”是一款能让因下肢麻痹而无法自如行走的人练习步行的辅助机器人。将其穿在病腿上,就能辅助向前迈腿及伸开膝部来支撑体重的动作。具有将腿部穿戴部分吊起的机构,可减轻练习者承受的机器人重量负荷,还可根据练习者的恢复程度改变机器人提供的辅助力度,以及监测关节角度等行走数据,并将步行状态以音像方式实时告知练习者。


开源电动假肢“HACKberry”
日本exiii公司推出了一款性能惊人的3D打印仿生肌电假肢HACKberry ,它可以被智能手机控制,借助智能手机的计算能力,用户可以根据自己的需要来进行私人定制。

这款假肢较大的特点是3D数据及电路板数据等全部实现了开源,从全球任何地方都可下载使用,并且使用3D打印机来制作。能源系统兼容市面上普通的数码相机电池,不仅保证了足够的续航时间,也为更换电池降低了难度。


由于采用3D打印技术,HACKberry的手指能根据对象的不同做出有所区别的“捡拾”和“抓握”的动作。例如,一个球可以被抓起来,但是勺子或叉子只需用捡拾就可以了。当HACKberry的手指聚拢在一起做出捏的动作时,两个手指之间几乎没有任何空隙,这就保证了它甚至可以轻松地捏起一张纸来。


外骨骼辅助机器人HAL
日本CYBERDYNE公司推出了辅助人体动作的“机器人服装HAL”,出发点是增强身体原有的机能,通过电机辅助来减轻腰部负担。HAL采用专门设计,机身重量约3kg左右,在大腿、腰部及腹部缠绕束带穿戴。该机器人主要由无线LAN(局域网)系统、电池组、电机及减速器、传感器(地板反应力传感器、表面肌电传感器、角度传感器)、执行机构等组成动力传动采用电机-减速器-外骨骼机构的方法。能够根据人体的动作意愿自动调整装置的助力大小。


HAL接收人体活动指令结构是首先读取脑神经和肌肉系统产生的身体信号,穿上这套机器人服之后,搬运50公斤重的东西就像几公斤一样。HAL用途广泛,主要面向高龄护理、残疾人辅助、消防及警察等危险作业,并且加强运动娱乐用途市场的开发力度。比如使用可以记录人体活动的机能,把专业高尔夫选手击球活动记录到HAL中,那么穿上这件HAL的人就会同他一样打高尔夫。

放在口袋里的移动型机器人电话
RoBoHon是夏普于2015年10月份发布的融智能手机与机器人为一体的移动型机器人电话,并于2016年上半年上市销售,售价约¥7500元。它配备有基于语音识别技术的对话功能,可以回答很多问题。比如,问他“你身高多少?”,它会回答:“19.5cm左右”,“你体重多少?”,会回答:“390g左右”。


RoBoHon是很小的机器人,但具有双足步行功能,可以从坐着的状态站起来,还会跳舞。备有电话、读邮件功能等,可以语音打电话,还可以写邮件。来电话时,会用举手、灯光闪烁来通知。利用内置的摄像头可以拍摄照片和视频,可以将拍摄的照片和视频通过激光投影仪投影到桌面及墙壁等面上。这些功能大部分可用语音操作。


语音识别及其他AI功能是用云处理,再将结果返回给RoBoHon来实现。电量减少时,要放在名为“充电椅”的充电器上充电,还可以用普通的手机充电器。夏普对RoBoHon的定位是取代智能手机,成为人手一个的伙伴,还开发出了携带的专用包。夏普认为这种小型交流机器人是人型机器人的终极状态。不用智能手机语音识别功能的用户也可以跟宠物、金鱼、布娃娃说话。做成人的样子对于交流而言,至关重要。

人形机器人驾驶摩托车
2015年东京车展上雅马哈首次公开了能够驾驶两轮摩托车的自动驾驶机器人“MOTOBOTVer.1”。它完全可以自己驾驭摩托车,无需对其做任何改装。可以掌握通过摩托车速度及发动机转数等车辆工作情况获得的信息,以及通过加速度传感器和陀螺仪传感器获得的姿势信息等,控制6个致动器自主行驶。目前直线行驶较高时速已经达到106km/小时。


MOTOBOT的重量约为45kg。驾驶时为前倾姿势,此时肘部、膝部、腰部的角度 都是固定的,因此无法直立。机器人利用右手和右臂安装的两个致动器操作油门和前制动器。制动杆中安装了像手指一样的部件,通过手臂中的致动器来拉动。利用左臂安装的致动器来操作离合器杆。操作车把的是胸部安装的致动器。右脚部分安装的致动器用来操作制动踏板,左脚部分安装的致动器用来操作换档踏板。这6个致动器利用背部配备的计算机控制。

欧姆龙乒乓球机器人
欧姆龙2015年发布了新型乒乓球机器人,会在球台上显示机器人击球的落点,帮助人类接球,并且能够把球击回到各种位置。机器人回球的落点会显示在乒乓球台上,因此人与机器人可以轻松地连续对打。欧姆龙的开发目标是让机器配合人类并产生默契,不仅提高工作效率,还要提高人的积极性。


机器人通过立体摄像头观测乒乓球的三维位置,根据乒乓球的位置变化计算出球速,然后根据速度变化及轨迹计算出球的旋转速度和方向。只有这些步骤在1/1,000秒的时间内完成并精准同步,机器人才不会失球。通过较精确控制,对手如果击出一个慢球,机器人就回一个慢球;如果对手打出一个快球,机器人也回击一个快球;无论对手是大人还是孩子,机器人总能打出让对方接得住的球。


机器人通过3D视觉系统观测并计算球的位置。集成策划是日本产业界提出的概念,即从产业的角度,把用户需求、技术和服务结合起来,根据实际的应用场景做出整体的策划,再导入不同形态的机器人,尽量在当前的技术和成本条件下发挥机器人的作用。

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