《ASIMO機(jī)器人》PPT課件.ppt
《《ASIMO機(jī)器人》PPT課件.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《《ASIMO機(jī)器人》PPT課件.ppt(43頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、新型ASIMO 機(jī)器人,學(xué)院:自動化學(xué)院,姓名:余 春,學(xué)號:111101217,專題介紹,目 錄,,ASIMO研發(fā)歷程,2,,設(shè)計理念,3,,4,,相關(guān)技術(shù),4,,主要功能,6,,應(yīng)用前景,7,5,,研發(fā)背景,1,規(guī)格特性,研發(fā)背景,仿人機(jī)器人是一種外觀與人類似,具有移動功能、感知功能、操作功能、學(xué)習(xí)功能、自治能力、聯(lián)想記憶、情感交流的智能機(jī)器人。 仿人機(jī)器人集機(jī)械、材料、電子、計算機(jī)、自動化等多門學(xué)科為一體,技術(shù)含量高、研究和開發(fā)難度大,它是一個國家高技術(shù)實力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志。仿人機(jī)器人是以后機(jī)器人研究的主攻方向。,圖1 仿人機(jī)器人,,為什么要研究仿人機(jī)器人? 少有的高階、非線性
2、、非完整約束的多自由度系統(tǒng),是研究各種新理論和新方法的一個非常理想的實驗平臺; 可以有力的推進(jìn)政治、社會、軍事領(lǐng)域的變革,并且促進(jìn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、服務(wù)等行業(yè)的發(fā)展。,研發(fā)背景,,仿人機(jī)器人研究,開始于20世紀(jì)60年代末,至今已有40多年的歷史。國內(nèi)外的許多學(xué)者都在從事仿人機(jī)器人的研究和開發(fā)。1968年,美國通用電氣公司的研究人員Mosher試制了一臺名為“Rig”的操縱型兩足步行機(jī)器人,從而揭開了仿人機(jī)器人研究的序幕。 1968年,日本早稻田大學(xué)加藤一郎教授在日本首先展開了仿人機(jī)器人的研究工作,他在1969年研制出了具有6自由度的WAP-1型步行機(jī)器人。1971年,加藤一郎教授又研制出了
3、具有11自由度的WAP-3和11自由度的WL5型二足步行機(jī)器人。隨后的幾年,又推出了WAROT-1,WL-9DR,WL-10RD,WL-12等各種類型的仿人機(jī)器人。,研發(fā)背景,,研發(fā)背景,,圖2 早稻田大學(xué)仿人機(jī)器人研究產(chǎn)品集,再者,由1986年開始,日本的Honda公司,也作了一系列有關(guān)類人型機(jī)器的研究,從第一代的E0、E1、E2、E3、E4、E5、E6、P1 、P2、P3,到2003 年來臺灣展覽的ASIMO(圖3),不但將機(jī)器人的高度縮小至120公分,重量也減輕至52公斤;與高160公分、重130公斤的P3相比,不但增加了安全性,也較有親和力。 ASIMO為本田公司投入巨資經(jīng)過10多年的
4、開發(fā),研制出了在世界上居領(lǐng)先地位的類人型機(jī)器人成果。 美國也在仿人機(jī)器人方面也取得了一定的成果。在西元2000年,SONY公司也發(fā)表了高50公分,重5公斤的小型機(jī)器人,(圖4),每一只腳具有六個自由度,不但會跳舞,還可單腿站立;而在2002年,SONY更發(fā)表了最新一代的(圖4),它的高度58公分、重6.5公斤,每一只腳同樣具有六個自由度,除了具有前一代SDR-3X的功能外,還可以在10mm的凹凸地面行走,上10度的斜坡,甚至被推倒了還能自己站起來,可說是向家用機(jī)器人的目標(biāo),又邁進(jìn)了一大步。,研發(fā)背景,,,研發(fā)背景,,我國的仿人機(jī)器人起步較晚。1985年以來,相繼有幾所高校進(jìn)行了這方面的研究
5、并取得了一定的成果。比如長沙國防科技大學(xué)研制成了雙足步行機(jī)器人,北京航空航天大學(xué)研制成了多指靈巧手,哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)也在這方面做了大量深入的工作。,圖3 “先行者”仿人機(jī)器人,圖4 日本本田公司ASIMO之演進(jìn),圖5 SONY機(jī)器人,,ASIMO研發(fā)歷程,,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的開發(fā)經(jīng)歷了5個階段,從1986年開始,至今已經(jīng)20多年。1986年是E0階段,1987-1991年逐步完成E1、E2、E3,從1991到1993年,本田又完成了E4、E5、E6幾個產(chǎn)品。1993-1997年推出了P1、P2、P3。從2000年至今
6、是ASIMO的研發(fā)階段。,ASIMO研發(fā)歷程,,ASIMO研發(fā)歷程,,,ASIMO研發(fā)歷程,,,ASIMO研發(fā)歷程,,,ASIMO研發(fā)歷程,,,ASIMO研發(fā)歷程,,,ASIMO研發(fā)歷程,,,ASIMO的外形尺寸設(shè)計,需要滿足它能夠在人類生活環(huán)境中自由地移動并使它更加便利化。ASMIO的身高尺寸要使它能夠操作電燈開關(guān)和門把手,并在桌旁和工作臺旁進(jìn)行工作。其眼睛的高度應(yīng)與坐在椅子上的成年人眼睛的高度在一個水平面上,這樣較易于與其進(jìn)行信息聯(lián)絡(luò)。 新型ASIMO可根據(jù)周圍人的活動狀況對自己的行動作出判斷,而這一點則實現(xiàn)了機(jī)器人從自動機(jī)器到自律機(jī)器的進(jìn)化。 Honda認(rèn)為自律機(jī)器人需具備三大要素:姿態(tài)
7、高度平衡突然邁步仍能保持姿態(tài)平穩(wěn);外界認(rèn)知通過多個傳感器將周圍人的活動等變化狀況進(jìn)行綜合分析和推斷;產(chǎn)生自律行動根據(jù)已有信息進(jìn)行預(yù)測,在無人操作的情況下自行判斷下一步的行動。,設(shè)計理念,,,規(guī)格特性,,新型ASIMO實現(xiàn)了智能、身體協(xié)調(diào)性與作業(yè)性能三方面的提升。 全新開發(fā)的智能化技術(shù)可根據(jù)類似人類視覺、聽覺、觸覺等各類傳感器獲取的信息進(jìn)行綜合判斷,由此推斷周圍的狀況并決定自身的對應(yīng)行動。 敏捷性大幅提升,即使在崎嶇路面上仍可保持穩(wěn)定姿勢順利行走,能夠靈活應(yīng)對外部的各種狀況。步行、奔跑、逆向奔跑、單腿跳躍、雙腿跳躍等活動均可自由、連續(xù)地完成。 新型ASIMO采用融合視覺與觸覺的物體認(rèn)知技術(shù),可以
8、進(jìn)行握瓶、旋轉(zhuǎn)瓶蓋、握住裝有液體的紙杯并保持其完好無損等靈巧的手部作業(yè)。此外,還能完成需復(fù)雜手指運動才可實現(xiàn)的手語表達(dá)。,,新型ASIMO的規(guī)格特性,,圖6,,新型ASIMO的規(guī)格特性,,,, 視覺感應(yīng)器:其眼部攝影機(jī)通過連續(xù)拍攝圖片,再與數(shù)據(jù)庫內(nèi)容作比較,以輪廓的特征識別人類及辨別來者身份; 水平感應(yīng)器:由紅外線感應(yīng)器和CCD攝像機(jī)構(gòu)成的sensymg系統(tǒng)共同工作,可避開障礙物; 超音波感應(yīng)器:以音波測量3m范圍內(nèi)的物體,即使在毫無燈光的黑暗中行使也完全無礙; 壓力感應(yīng)器:調(diào)節(jié)握手、搬運等各種作業(yè)的力度; 速度傳感器:感測“阿西莫”的體位及移動速度; 陀螺儀傳感器:向中央計算機(jī)傳遞平衡調(diào)節(jié)信
9、息 ; 關(guān)節(jié)角度傳感器和六軸壓力傳感器:完成人類肌肉和皮膚在感測肌肉力量、壓力和關(guān)節(jié)角度方面所做的工作。,新型ASIMO的規(guī)格特性,,傳感器類型(只列了以下幾種):,,新型ASIMO的規(guī)格特性,,自由度(類似人類的關(guān)節(jié)),自由動作 使用道具 信息交流,主要功能,,,自由動作,,以時速9km奔跑 ,較之上一代的6km,奔跑速度顯著提升。,雙腳跳躍懸空 ,全新控制技術(shù),讓腿部力量加大,活動范圍擴(kuò)大。,在崎嶇路面上行走 ,敏捷性大幅提升在崎嶇路面上仍可保持穩(wěn)定姿勢順利行走,能夠靈活應(yīng)對外部的各種狀況。,單腳跳躍行走 ,得益于全新控制技術(shù),可進(jìn)行單腳跳躍行走。,,自由動作,,打出手語 ,高性能小型多指
10、手,在手掌、五指中分別內(nèi)置接觸傳感器與壓力傳感器后,可對各節(jié)手指進(jìn)行獨立操控,從而完成需復(fù)雜手指運動才可實現(xiàn)的手語表達(dá)。,踢足球,全新控制技術(shù),讓腿部力量加大,活動范圍擴(kuò)大,并能自由變換著位置。,自在步行,ASIMO可以在平坦的地面上順暢行走??烧{(diào)整步伐來保持上半身的平衡,還可旋回、8字行走,上下臺階,ASIMO可以在平坦的地面上順暢行走??烧{(diào)整步伐來保持上半身的平衡,還可旋回、8字行走。,,自由動作,,自動修正位置,ASIMO可自行識別步行路線上的標(biāo)示,根據(jù)標(biāo)示一邊走一邊。,直線行走,ASIMO在雙腳均離地時可積極地控制姿勢,保持直線行走。2005年Honda發(fā)表的新技術(shù)使ASIMO的最高時
11、速提高至6km。,旋回奔跑,ASIMO可自行控制姿勢,保持穩(wěn)定的旋回奔跑或8字形走動。,全身協(xié)調(diào)運動,ASIMO可配合步行姿勢來控制手腕的動作,還會跳舞。2005年末Honda發(fā)表的新技術(shù)提高了ASIMO的全身協(xié)調(diào)功能,在提高全身平衡性的同時實現(xiàn)動作的柔軟和迅速。,,使用道具,,擰瓶蓋倒水 ,手掌、五指中分別內(nèi)置接觸傳感器與壓力傳感器,各節(jié)手指獨立操控抓握。,搬運托盤,運用視覺傳感器和手腕力度傳感器,ASIMO可根據(jù)實際情況交接實物。比如,ASIMO可通過手腕接觸放置托盤的桌子,從而判斷高度和負(fù)荷大小。另外,還可協(xié)調(diào)全身動作來放置托盤,無論桌子高低,都可靈活應(yīng)對。,推車前進(jìn),運用手腕的傳感器,
12、ASIMO可調(diào)整左右手腕的推力,保持與推車之間的合適距離,一邊前進(jìn)一邊推車。當(dāng)推車遇到障礙時,ASIMO還會自行減速并改變行進(jìn)方向,直線或者轉(zhuǎn)彎推車。,,信息交流,,同時分辨多人講話 ,通過視覺與聽覺傳感器聯(lián)動辨識人的臉部與聲音,可同時辨識多人的聲音,而這一點即便是人類也很難做到。,預(yù)測行人的行走方向,調(diào)整步伐以免發(fā)生碰撞?;诳臻g傳感器提供的信息,可對數(shù)秒后人的行進(jìn)方向進(jìn)行預(yù)測。若發(fā)現(xiàn)與自身移動預(yù)測位s置發(fā)生沖突,將瞬間選擇其他線路,確保行進(jìn)時不與人相撞。,識別聲音和來源,ASIMO可識別人的聲音以及其它響動,可進(jìn)行簡單的會話。另外,ASIMO還可以識別聲音的來源,當(dāng)你叫它時,它還會把頭轉(zhuǎn)向
13、你的方向,看著說話的人來交流。,面部識別,檢測出由頭部裝載的攝像機(jī)提供的影像信息中的多個移動物體,能識別儲存在記憶中的面部,稱呼姓名、傳達(dá)信息,可做向?qū)???勺R別10人左右。,,信息交流,,識別移動物體,通過頭部攝像頭,ASIMO可辨別出多個移動體,并判斷出與其的距離、方向。憑借攝像頭的信息,ASIMO可跟著人步行。,情景和姿勢的識別,從影像信息中檢測出手的位置和運動,識別姿勢和動作。不僅僅可識別聲音指令,也可以使別人的自然動作并作出反應(yīng)。當(dāng)你伸出手時,ASIMO會跟你握手。當(dāng)你揮手時,ASIMO會回應(yīng)揮手。,認(rèn)知環(huán)境,識別周圍的環(huán)境,把握障礙物的位置,可以避免碰撞并繞行。人或其他移動的障礙物突
14、然出現(xiàn)在面前時會停下來,離開后繼續(xù)步行。2005年末Honda發(fā)表的新技術(shù)提高了各傳感器的精度,使ASIMO對周圍環(huán)境的認(rèn)知度更高。,NewIC通信卡 ,根據(jù)IC通信卡提供的客人信息,ASIMO可判斷出對方的屬性和位置,判斷與客人的距離,還會與擦身而過的人打招呼,將客人引導(dǎo)至預(yù)定的場所,可根據(jù)顧客的信息進(jìn)行適宜的接待和服務(wù)。,相關(guān)技術(shù),,1. 智能化、實時和靈活的行走技術(shù)= i-WALK,i-WALK技術(shù)的特點是在早期行走控制技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了預(yù)測移動控制技術(shù)。這項新的雙腿行走技術(shù)使得機(jī)器人的行走更加具有靈活性,使ASIMO更順暢和更自然地行走。,,當(dāng)人向前行走并開始轉(zhuǎn)向時,在開始轉(zhuǎn)向前會朝轉(zhuǎn)
15、向的內(nèi)側(cè)改變其重心。 正是由于有了i-WALK技術(shù),ASIMO可以實時地預(yù)測其下一個移動動作并提前改變其重心。,形成預(yù)測移動控制技術(shù),圖7 預(yù)測移動控制技術(shù),,相關(guān)技術(shù),,(1) 實現(xiàn)了智能化、實時和靈活的行走 由于可以連續(xù)靈活行走,ASIMO能夠在任何時間快速而順暢地移動和行走。,(2) 除了改變腳的位置和轉(zhuǎn)向外,也可以自如地改變步幅,P3及其前代機(jī)器人是根據(jù)儲存的行走方式進(jìn)行轉(zhuǎn)向的。ASIMO則可以實時地形成行走方式,并可隨意改變腳的位置和轉(zhuǎn)向角度。因此,可以向多個方向順暢地行走。此外,由于能夠自如地改變步幅(每步的時間),所以ASIMO的移動更加自然。,,相關(guān)技術(shù),,(3) 步
16、態(tài)控制: 假若Honda機(jī)器人失去平衡有可能跌倒時,下述三個控制系統(tǒng)將起作用,以防止跌倒,并保持繼續(xù)行走狀態(tài)。 地面反作用力控制:腳底要能夠適應(yīng)地面的不平整,同時還要能穩(wěn)定的站住。 目標(biāo)ZMP控制:當(dāng)由于種種原因造成ASIMO無法站立,并開始傾倒的時候,需要控制他的上肢反方向運動來控制即將產(chǎn)生的摔跤,同時還要加快步速來平衡身體。 落腳點控制:當(dāng)目標(biāo)ZMP控制被激活的時候,ASIMO需要調(diào)節(jié)每步的間距來滿足當(dāng)時身體的位置,速度和步長之間的關(guān)系。,圖8 ASIMO的步態(tài)控制,,相關(guān)技術(shù),,圖9 ASIMO的控制流程,,相關(guān)技術(shù),,2. 識別技術(shù)促進(jìn)了溝通,識別移動物體,識別情景、姿勢等等,識別
17、技術(shù)促進(jìn)了溝通。,視覺情報:識別移動體視覺情報:識別情景和姿勢理解人類的姿勢和動作視覺情報:識別面部識別個人視覺情報:識別環(huán)境把握周圍物體的位置及大小聽覺信息:聲音識別理解聽覺信息:音源識別識別人的聲音及其他聲音,判斷方位,,相關(guān)技術(shù),, 檢測出由頭部裝載的攝像機(jī)提供的影像信息中的多個移動物體,識別移動物體的距離和方向。用攝像機(jī)追蹤人的行動跟著人步行感知到人的接近并打招呼,等等。, 從影像信息中檢測出手的位置和運動,識別姿勢和動作。不僅僅可識別聲音指令,也可以使別人的自然動作并作出反應(yīng)。推斷人手指向的位置,向該方向移動。(姿勢識別)人伸出手時會握手。(姿勢識別)人揮手時,會回應(yīng)做揮手動作。(動
18、作識別)等等。,,相關(guān)技術(shù),, 特定音源位置的能力有了提高,另外可識別人的聲音和其他聲音。被叫名字后可以轉(zhuǎn)向那個方向并看著對方??粗f話的人的臉進(jìn)行回答。對突然發(fā)出的聲音(落下和撞擊的聲音等)作出反應(yīng)并看那個方向等等, 人和ASIMO即使都在移動之中也可以識別面部。能識別儲存在記憶中的面部,稱呼姓名、傳達(dá)信息,可做向?qū)???勺R別十個人左右等等。, 識別周圍的環(huán)境,把握障礙物的位置,可以避免碰撞并繞行。人或其他移動的障礙物突然出現(xiàn)在面前時會停下來,離開后繼續(xù)步行。發(fā)現(xiàn)靜止障礙物會繞行等等。,,相關(guān)技術(shù),,3. 與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合, 可根據(jù)顧客的信息進(jìn)行適宜的接待和服務(wù)。可向個人計算機(jī)終端傳送客人來訪的通
19、知,并可直接傳送來訪者的面部圖象??蓪⒖腿艘龑?dǎo)至約定的場所等等。 可根據(jù)聲音指令在被詢問到新聞和天氣時,可以從因特網(wǎng)獲取信息進(jìn)行回答等等。,,相關(guān)技術(shù),,4.新姿勢控制技術(shù),,為了防止高速移動產(chǎn)生的足部打滑和空中旋轉(zhuǎn),保持平衡狀態(tài),Honda通過利用上半身彎曲和旋轉(zhuǎn)的新姿勢控制理論和新開發(fā)的高速應(yīng)答硬件等,使ASIMO的最大奔跑速度達(dá)到了9km/h。,5.自律性的連續(xù)移動技術(shù),通過地面?zhèn)鞲衅鳙@得的周圍環(huán)境信息和預(yù)先錄入的地圖信息等,ASIMO能夠在步行的同時修正路線偏差,途中無需停歇地直接移動到目的地。 通過地面?zhèn)鞲衅骱皖^部視覺傳感器發(fā)現(xiàn)障礙物時,ASIMO可以自身判斷,迂回選擇其他路線。,6
20、. 配合人的活動而連貫活動的技術(shù),ASIMO通過頭部視覺傳感器、手腕部位新增加的腕力傳感器等檢測人的動作,可以進(jìn)行物品交接,或配合人的動作而握手,而且能夠朝著手被牽引的方向邁步等,實現(xiàn)了與人相配合的動作。,,相關(guān)技術(shù),,,7. 控制方法,ASIMO的“背包”攜帶有計算機(jī)(又稱大腦),用于控制ASIMO的動作。 ASIMO可由三種方法控制: (1) PC (2) 無線控制器(有點類似操縱桿) (3) 聲音指令 此外,還可以通過采用802.11無線技術(shù)以及膝上型或臺式電腦,可以控制ASIMO ,還可以看到它通過攝像眼看到的東西。,,應(yīng)用前景,,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,代替人類完成各種作業(yè),并可以在很多方面擴(kuò)展人類的能力,在服務(wù),醫(yī)療,教育,娛樂等多個領(lǐng)域可以得到廣泛應(yīng)用。,,應(yīng)用前景,,圖9 ASIMO擔(dān)任服務(wù)員,圖10 ASIMO擔(dān)任指揮員,謝謝,
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年防凍教育安全教育班會全文PPT
- 2025年寒假安全教育班會全文PPT
- 初中2025年冬季防溺水安全教育全文PPT
- 初中臘八節(jié)2024年專題PPT
- 主播直播培訓(xùn)提升人氣的方法正確的直播方式如何留住游客
- XX地區(qū)機(jī)關(guān)工委2024年度年終黨建工作總結(jié)述職匯報
- 心肺復(fù)蘇培訓(xùn)(心臟驟停的臨床表現(xiàn)與診斷)
- 我的大學(xué)生活介紹
- XX單位2024年終專題組織生活會理論學(xué)習(xí)理論學(xué)習(xí)強(qiáng)黨性凝心聚力建新功
- 2024年XX單位個人述職述廉報告
- 一文解讀2025中央經(jīng)濟(jì)工作會議精神(使社會信心有效提振經(jīng)濟(jì)明顯回升)
- 2025職業(yè)生涯規(guī)劃報告自我評估職業(yè)探索目標(biāo)設(shè)定發(fā)展策略
- 2024年度XX縣縣委書記個人述職報告及2025年工作計劃
- 寒假計劃中學(xué)生寒假計劃安排表(規(guī)劃好寒假的每個階段)
- 中央經(jīng)濟(jì)工作會議九大看點學(xué)思想強(qiáng)黨性重實踐建新功