Honda ASIMO 10岁!人型梦想大跃进

自从Honda研究所于2000年正式推出类人型机器人ASIMO(Advanced Step in Innovative Mobility,创新移动工具的新纪元)以来,至今届满10周年。这段岁月以来,Honda让人类从小对科技的梦想(甚至最早只是幻想)具体实现,让未来的生活充满更多可能性,同时也期许ASIMO能够忠诚体贴地为人类服务、与人类共存共荣!

为了庆祝ASIMO的10岁生日,Honda举办了「我与ASIMO」相片募集活动,要将所有相片拼成一张ASIMO马赛克拼贴,并且在活动网站(www.honda.co.jp/ASIMO/10th)上公开Honda研发双足步行机器人10年来的轨迹,并在Honda东京青山Welcome Plaza(后续还有茂木和铃鹿两座赛道)进行活动,包括ASIMO展示秀、工程师座谈分享、ASIMO粉丝握手会等。

Honda ASIMO 10岁!人型梦想大跃进

次世代ASIMO除了可以快速奔跑、绕圈跑之外,还能8字形或蛇行跑。

研发「类人型机器人」


Honda从1986年即开始着手进行类人型机器人的研发,当时的关键目标即为「智能」和「移动」,基本概念则是「在与社会共存、协调的同时,并希望创造可带给人类新社会价值观的机动性」,这个概念所要开发的不是专门特殊用途的机器人,而是以日常生活用途为目的的全新类型机器人。

然而,这样的机器人会长成什幺具体外型?历经一年的企划立案,Honda不断摸索怎样的机器人才可以符合一般家庭的使用需求。工程师们发现:为了能在家庭中的家具之间穿梭、甚至上下阶梯,这样的机器人必须和人类一样以双足进行运动,而且要是人型才能够便利使用人类的用具、融入人类的生活,因此确立了以双足步行技术为这种机器人的移动方式,而且要在非平坦的地面上也可以行走,才能够符合开发用途的需求。

因此,在研发的初期,Honda将所有关注焦点先放在和人类同样以双足步行的「足式移动机构」,毕竟,如果这个机器人不能成功地自己行走移动,发展其他任何功能都是不切实际的空谈。我们都知道如何行走,但是这样简单的动作里面其实有着複杂的连动,以机械实现双足行走所面临的课题相当多,因此Honda的初期目标就是如何让它像人类一样顺利行走,以此建立实验平台,先开始研究「人类究竟如何行走」。

Honda于1986年打造出第一具实验机型(Experimental Model)E0,研究双足开步行走时的重心位移,慢慢地「一步一脚印」,是谓「静步行」(缓步行),重心直接在双足底部之间位移,这时跨出一步需要5秒钟;E0已经配备接地压力感测器,能依地面传达的力道判断是否可以迈出下一步。不过,若要在非平坦的地面、甚至斜坡上行走,重心的位移必须更线性、更渐进,因为快步行时的重心不会只在脚底,这里要突破的就是加快行走速度、做到「动步行」(快步行)。

Honda ASIMO 10岁!人型梦想大跃进

ASIMO的握力感应不仅能持物(握力0.5公斤),还可让人像牵小孩一样牵着它走。

一切从「学走路」开始

E1的行走速度(0.25km/h)比E0大幅提升,但是动态仍然不够稳定、必须倚赖上方吊挂轨道来定位,基本上只能算是E0的改良版。E2增加视觉摄影机(辨识前方状况)及倾斜计和G力感应器(模仿人类耳内三半规管的功能,可感应姿势变化以及身体倾斜度),在可以自我调适平衡控制的能力下,步行速度达到1.2km/h,而且可以上下阶梯,上方吊挂轨道也由双轨减为单轨。E3则在改良E2的功能之余(速度已达3km/h)也注意到足部外壳的视觉美观。

E4能够根据行走速度及步伐所产生的惯性来决定上半身的重心位移,也就是以步行快慢来调整身体前倾程度,实现了稳定行走,即便踩到异物也不会跌倒,不但能以4.7km/h的速度稳步向前,行走中停止时也可以立即站定。E5和E6则继续微调步行动作的精密度、细腻度与顺畅度,几乎已可完全依照人类步行动态姿势,也能顺利上下较长的楼梯、地面起伏、坡道以及障碍物(以下方摄影机监视),至此,「学走路」的过程已经大致完成。

实验阶段结束,Honda于1993年推出原型机型(Prototype Model)P1,加装了含双手的上半身,因此身高暴增至将近2公尺,此时已有大致完整的「人型」,而且手部可以抓握,所以能够开关门、搬东西。P2将电脑、马达、电池、接收器等全部置于体内,不用外接缆线也可以独立运行,成为世界第一具类人型机器人。P3则改良零件材质、大幅瘦身,160公分的身高较能因应人类生活,体重也由P2最重的210公斤减至130公斤,而且有了真正的头部。

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靠着双手握力的感应协调,ASIMO能够推着手推车前进,成为事务的好帮手。

外观与体型进入实用化

基本上,P3就为Honda类人型机器人的外型定了调,但为何做得像太空人?首先,脸部内藏多支摄影机,以面罩遮住,看起来较为整洁;其次,白色是Honda的传统色,也给人高科技的洁净感;至于后方的「大背包」,则是为了安装电池,动物运动的能量藏在肌肉里,机器做不到这一点,因此必须以体外配备的方式来提供能源。P3之后又推出体重一口气再减50公斤的改良型试作机,外型更加平整化。

从「开始学走路」14年后,Honda于2000年正式推出完成版类人型机器人ASIMO,藉由i-Walk智慧型步行机构,ASIMO可依状况自行决定步速及步幅,行走动态更加自然流畅,而且具有运动预测控制模式以主动调整动作,包括确保动作连续不中断,到P3为止所累积的行走能力全部具备,跨地形的平衡性亦臻完美。120公分的身高,是Honda认为最适合以最少幅度的运动而能操作人类大部分居家及事务用品的高度,体重也由P3改良型的80公斤再大幅减至43公斤。

有语音、有动作,ASIMO亦具备了导览能力。2001年Honda开放已进行少量生产的ASIMO对外租借业务,举凡人多的公共场所、博物馆、科学馆、企业展示或商品说明等场合,都可以租借ASIMO来为观众或客户进行导览介绍服务,Honda并利用租借的工作心得来进行改进。2002年大幅增加视觉及理解能力,可辨识人脸、辨别「熟人」,还能依据人类的动作及手势来做为指令、判断需要进行的动作,也能辨识音源进行反应,这时的ASIMO已经具备记忆分析的人工智能。

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「双机」协同作业的ASIMO,就在Honda东京青山总公司的接待厅服务。

更丰富的自律判断能力

2004年Honda推出「小改款」的次世代ASIMO,身高增加10公分、体重增加11公斤,全身马达关节活动自由度由26处增加至34处,最重要的是腰部有了关节,不但可以单独旋转上半身,也可以在不动到下半身的前提下进行鞠躬、弯腰动作,步行速度由1.6km/h提升至2.5km/h,且能以3km/h进行奔跑动作,续航时间由30分钟提昇至1小时。2005年已可带领人类进行动态导览,并强化推车能力,发现大型障碍物时会选择迴避绕行、并自动修正路线,步行及跑步速度分别增至2.7km/h及6km/h,且能以5km/h的速度绕圈跑。

2007年更运用无线网路交换情报技术,协调多具ASIMO进行共同作业,计算各具ASIMO彼此与服务地点的距离以及剩余电力、分析出最有效率的分工合作方式,可与对面来人擦身迴避或礼让,还能在电力不足时自己走到距离最近的充电设备进行自动充电……到了这个地步,可说已经不太需要费心看顾它了、就把它当成一般的服务生即可;事实上,Honda真的用了两具ASIMO在东京青山的总公司二楼接待厅担任端茶工作。Honda还送了多具ASIMO至各国进行亲善活动,甚至见过多位政要。

ASIMO正式问世至今10年,但从Honda初次以实验机型学走路开始,则已经过了24年,这段岁月以来,Honda让人类从小对科技的梦想(甚至最早只是幻想)具体实现,让未来的生活充满更多可能性。「巧合」的是,Honda以Advanced Step in Innovative Mobility这几个字所拼成的ASIMO,名字正好类似1950年出版科幻小说《我,机器人》的作家Isaac Asimov,或许Honda也期许ASIMO能够像Asimov笔下所要求的机器人一样,忠诚体贴地为人类服务、与人类共存共荣吧!
《ASIMO 10周年影片

Honda ASIMO 10岁!人型梦想大跃进

ASIMO在较窄的通道遇到有人从对面走来时,会自动礼让对方先行。

Honda ASIMO 10岁!人型梦想大跃进

自动充电功能,让ASIMO「饿了」会自己去找最近的地方「吃饭」。

Honda ASIMO 10岁!人型梦想大跃进

ASIMO曾于2008年莅临美国底特律交响乐团担任「客座」指挥,并与大提琴家马友友握手。

Honda ASIMO 10岁!人型梦想大跃进

2009年Honda研发新一代脑机介面技术,能以脑波遥控ASIMO进行简单动作、例如挥手。

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