人偶机器人遭遇技术冲破的“局域”

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　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业典型研讨会

　　从“欧罗巴”的惊艳倒立到“菲布尔”人偶机器人会采用各式各样辅助工具，标志着机器人技术已从骑行、后仰俯卧、弹跳、每边栏杆、避开障碍物等低阶机械重复姿势，向倒立、开近战、独立自主导航系统等“高大上”精细体育运动技能方向发展。尤其是英国“索菲”人偶机器人首次被沙特授予公民身份，加速了人偶机器人的“合法化”进程。

　　人偶机器人技术的突飞猛进，得益于育苗智能技术的快速发展，取决于巧妙绝伦的仿生结构设计和飞速发展的驱动力系统掌控技术。

　　结构设计科学合理

所谓人偶机器人，是指仿效人类双脚徒步的仿生机器人，它具有很大智能水平，是仿生机器人中更敏捷、更智能的繁杂机器人系统。合理的仿生设计是人偶机器人发挥功能作用的基础。

　　其结构设计是如前所述仿生学原理，在提取人类结构精髓的基础上进行简化，开发出由各式各样下肢共同组成的高度灵巧性的类人机器人，通常由驱动力系统机构、连杆机构、传动机构、减速机构、感应器和掌控器等共同组成，仿效人的体育运动生理结构。

“欧罗巴”人偶机器人是由模拟人体结构和外形大小的两条胳膊、两条腿、躯干和头部等共同组成，其人高1.88米，重150千克。韩国“HUBO”机器人结构设计独特，在无腺上装有主动驱动力系统轮，脚上配有被动轮，使其能在平地上快速而稳定地体育运动。英国卡内基·梅陇大学的“CHIMP”机器人选用可形变结构，使其既能像人类一样双脚卷曲，亦可将两个下肢形变成两个三脚架，或将四肢均形变为三脚架结构，还可根据任务不同灵巧变换结构，如选用双三脚架结构移至车门，用双臂开门，随后形变为双脚卷曲结构下车。

　　驱动力系统技术飞速发展

　　驱动力系统技术是人偶机器人的动力系统来源。人偶机器人一般选用油压、电机、薄板合金和气动育苗肌肉等驱动力系统技术，凭借良好的移动性能，人偶机器人一诞生就备受关注。

最初的“欧罗巴”人偶机器人是如前所述波士顿动力系统公司早期的“佩特曼”人偶机器人研发改进而来，全身选用28个油压驱动力系统下肢，动力系统来自于功率为15MW的480伏三相电源，配有PDP泵，采用身体和腿部的感应器维持均衡，能同时实现对生态圈位置和力量的掌控，具有出色的骑行、后仰俯卧、弹跳、每边栏杆、避开障碍等潜能。改进型“欧罗巴”去除了电源插头，更新了除小腿和脚之外约75%的系统，配有新式泵，调整了其臀部、膝盖和背部的驱动力系统器，能在摔倒后自行起立，并具有无线通讯潜能。

　　动力系统装置选用可持续供电1小时的3.7MW锂离子电池，这是机器人最终能走出微生物医学的关键。日本“HRP-2”人偶机器人选用电机驱动力系统技术，单座紧凑型水冷电机和高输出驱动力系统模块，能同时实现在高转速和高转矩状态下不产生过热问题。

　　掌控技术突飞猛进

体育运动掌控和功能掌控是人偶机器人掌控的主要内容。其中，体育运动掌控牵涉双足规划、双足掌控以及高技术难度精细姿势掌控。如何设计徒步机器人的腿间作用机制，同时实现繁杂地形条件下的身体均衡自适应调整，生成稳健自如的自由双足，是必须解决的关键问题之一。

　　在“机hondayz与操纵潜能最大化”项目下，英国国防部高级科学研究计划局已与多家科学研究机构签订合同，积极开展机器人掌控技术科学研究，牵涉如前所述环境的静态双足选择、身体重心控制以及静态稳定掌控等多个方面。英国HRL微生物医学还将积极开展腿形体育运动、微生物体育运动控制、深化对微生物体育运动的认知科学研究，使人偶机器人无论是在一马平川的平坦地面，还是在崎岖不平的山区，都能获得高速、敏捷的体育运动潜能。

英国“欧罗巴”和白俄罗斯“菲布尔”机器人体育运动掌控的重点主要集中在高技术难度精细姿势的冲破上。“欧罗巴”人偶机器人配有PDP实时掌控计算机、全球定位系统、立体感应器、专用感应器和交互算法软件等，可实时交互并计算掌控力，不但能使身体在体育运动掌控中保持均衡，还具有强大的目标探索识别潜能，能在室内和室外进行独立自主导航系统。

　　白俄罗斯“菲布尔”人偶机器人具有灵巧的手指，可以采用各式各样辅助工具，并具有很大的独立自主学习潜能，能在规定情景中拿起仪器并操作，尤其是具有精准的近战潜能，使其在军事登陆作战方面表现出巨大的潜力。该机器人将成为白俄罗斯“联邦”号新式宇宙飞船2021年首飞时的唯一“乘客”，并将参与2031年白俄罗斯的序列图计划。

随着育苗智能技术科学研究的持续深入，各式各样高智能、多功能、反应快的人偶机器人将不断“横空出世”。目前，一些军事强国正在积极研发具有很大思维、分析和判断潜能，能辨别敌我的“机器人士兵”，它们不仅能从事繁重的勤务支援保障工作，还可以直接遂行登陆作战任务。届时，组建人偶机器人部队走上一线战场，将不再是科幻大片的情景。

　　( 文章来源：互联网 )

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