日本仿人機器人技術(shù)

 

由于難度大、短期實用性不突出，人形機器人的研究在整個世界范圍內(nèi)并不是很受重視——除了在日本。也許是因為日本引以為豪的機器人愛好者文化，讓其在這一未來將發(fā)揮重大作用的領(lǐng)域搶占先機。所以我們也有幸通過其人形機器人近乎炫技的展示，來一窺我們的技術(shù)差距究竟在哪。

 

 

世界上第一臺人形機器人Wabot-1誕生于日本，由日本早稻田(Waseda)大學(xué)Prof. Kato于1973年研究成型，在當(dāng)年已經(jīng)有了一套下肢行走控制、視覺、對話交互系統(tǒng)。

 

 

 

在Prof. Kato退休后，他的兩位學(xué)生Prof. Takanishi 和 Prof. Sugano分別擔(dān)起了機器人下肢和上肢的研究。Prof. Takanishi做出了WABIAN，并基于此做了一系列復(fù)雜的路面條件下的步行實驗，以及模擬人腳對機器人足底結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。Prof. Sugano 則從為Wabot-2(1985年)做彈鋼琴的機械手開始，目前在做的新型機器人是用作室內(nèi)服務(wù)設(shè)想的Twendy-One。

 

 

如今早稻田大學(xué)依然在人形機器人研究領(lǐng)域位列前沿，當(dāng)我們身邊的大學(xué)Robotics Institute(機器人學(xué)院)逐漸被提出來的時候，早稻田大學(xué)早已成立了Humanoid Robotics Institute(人形機器人學(xué)院)，可見其科研實力。

從1973年的Wabot-1到如今的WABIAN，我們也可以看出人形機器人的研究是非常困難并需要大量時間的，這也是日本政府為什么產(chǎn)生了制造通用機器人平臺的想法，HRP-2正是其中的代表，就如同DRC中美國的Atlas機器人。

HRP-2是基于東京大學(xué)JSK實驗室早期的人形機器人，由kawada公司和AIST(產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所)合作制造，從2002年一直使用至今，價格在50萬美元的量級。它高度153厘米，重量58公斤，有30個自由度。我們看到過很多HRP-2的實驗，從洗盤子做菜、疊衣服、搬東西、上樓梯到跳舞等等，可以說是一個非常成功和成熟的實驗平臺。成熟平臺的好處就是降低了研究的門檻，減少了重復(fù)造輪子的時間及研究經(jīng)費，對研究的進(jìn)步和學(xué)生的培養(yǎng)都有很大的好處。HRP-2產(chǎn)品出售到世界各地的人形機器人研究所。

HRP-2之后，kawada公司又制造了HRP-3及HRP-4，機器人更加精美，但售價也上升到了100萬美元的量級，因而相比于HRP-2略為少見。

 

 

HRP-3 加入了防水功能，可以在潮濕的化工廠里進(jìn)行作業(yè)。和HRP系列漂亮的硬件設(shè)計配套的是凝聚諸多學(xué)者長期研究成果的軟件系統(tǒng)。以HRP4為例，其UI的功能包括輸入指定姿態(tài)，自動計算出實現(xiàn)該姿勢的動力學(xué)平衡的軌跡。

除了WABOT、HRP系列、JAXON等，日本有名的人形機器人還有DRC 2013 Trails的冠軍SCHAFT，老少皆愛的ASIMO等。由于我們主要討論的是雙足人形機器人，所以像石黑浩教授的以表情像人為特點的機器人不在此展開了。

總得來說，日本相比于美國在人形機器人有很多非常優(yōu)秀的硬件平臺，但在過去的研究中有些重硬件而輕視AI，實驗也多為task-oriented任務(wù)導(dǎo)向的，相反我們可以看到美國近期的很多機器人研究將AI作為重要的著力點，感興趣的可以關(guān)注Prof. Saxena、Prof. Song-Chun Zhu等近期的成果。這里面也有一個原因是那一代日本頂尖的機器人學(xué)教授都出身于機械工程專業(yè)。不過近期，日本的研究者們也關(guān)注到這一問題，通過交流，感到他們都將AI作為下一個重要的著力點。我們也期待著他們更加優(yōu)秀和智能的人形機器人的誕生。