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Honda ASIMO 10歲!人型夢想大躍進

2011.01.07  作者:CARNEWS  

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自從Honda研究所於2000年正式推出類人型機器人ASIMO(Advanced Step in Innovative Mobility,創新移動工具的新紀元)以來,至今屆滿10周年。這段歲月以來,Honda讓人類從小對科技的夢想(甚至最早只是幻想)具體實現,讓未來的生活充滿更多可能性,同時也期許ASIMO能夠忠誠體貼地為人類服務、與人類共存共榮!

為了慶祝ASIMO的10歲生日,Honda舉辦了「我與ASIMO」相片募集活動,要將所有相片拼成一張ASIMO馬賽克拼貼,並且在活動網站(www.honda.co.jp/ASIMO/10th)上公開Honda研發雙足步行機器人10年來的軌跡,並在Honda東京青山Welcome Plaza(後續還有茂木和鈴鹿兩座賽道)進行活動,包括ASIMO展示秀、工程師座談分享、ASIMO粉絲握手會等。

次世代ASIMO除了可以快速奔跑、繞圈跑之外,還能8字形或蛇行跑。

 

研發「類人型機器人」

Honda從1986年即開始著手進行類人型機器人的研發,當時的關鍵目標即為「智能」和「移動」,基本概念則是「在與社會共存、協調的同時,並希望創造可帶給人類新社會價值觀的機動性」,這個概念所要開發的不是專門特殊用途的機器人,而是以日常生活用途為目的的全新類型機器人。

然而,這樣的機器人會長成什麼具體外型?歷經一年的企劃立案,Honda不斷摸索怎樣的機器人才可以符合一般家庭的使用需求。工程師們發現:為了能在家庭中的家具之間穿梭、甚至上下階梯,這樣的機器人必須和人類一樣以雙足進行運動,而且要是人型才能夠便利使用人類的用具、融入人類的生活,因此確立了以雙足步行技術為這種機器人的移動方式,而且要在非平坦的地面上也可以行走,才能夠符合開發用途的需求。

因此,在研發的初期,Honda將所有關注焦點先放在和人類同樣以雙足步行的「足式移動機構」,畢竟,如果這個機器人不能成功地自己行走移動,發展其他任何功能都是不切實際的空談。我們都知道如何行走,但是這樣簡單的動作裡面其實有著複雜的連動,以機械實現雙足行走所面臨的課題相當多,因此Honda的初期目標就是如何讓它像人類一樣順利行走,以此建立實驗平台,先開始研究「人類究竟如何行走」。

Honda於1986年打造出第一具實驗機型(Experimental Model)E0,研究雙足開步行走時的重心位移,慢慢地「一步一腳印」,是謂「靜步行」(緩步行),重心直接在雙足底部之間位移,這時跨出一步需要5秒鐘;E0已經配備接地壓力感測器,能依地面傳達的力道判斷是否可以邁出下一步。不過,若要在非平坦的地面、甚至斜坡上行走,重心的位移必須更線性、更漸進,因為快步行時的重心不會只在腳底,這裡要突破的就是加快行走速度、做到「動步行」(快步行)。

 

ASIMO的握力感應不僅能持物(握力0.5公斤),還可讓人像牽小孩一樣牽著它走。

 

一切從「學走路」開始

E1的行走速度(0.25km/h)比E0大幅提升,但是動態仍然不夠穩定、必須倚賴上方吊掛軌道來定位,基本上只能算是E0的改良版。E2增加視覺攝影機(辨識前方狀況)及傾斜計和G力感應器(模仿人類耳內三半規管的功能,可感應姿勢變化以及身體傾斜度),在可以自我調適平衡控制的能力下,步行速度達到1.2km/h,而且可以上下階梯,上方吊掛軌道也由雙軌減為單軌。E3則在改良E2的功能之餘(速度已達3km/h)也注意到足部外殼的視覺美觀。

E4能夠根據行走速度及步伐所產生的慣性來決定上半身的重心位移,也就是以步行快慢來調整身體前傾程度,實現了穩定行走,即便踩到異物也不會跌倒,不但能以4.7km/h的速度穩步向前,行走中停止時也可以立即站定。E5和E6則繼續微調步行動作的精密度、細膩度與順暢度,幾乎已可完全依照人類步行動態姿勢,也能順利上下較長的樓梯、地面起伏、坡道以及障礙物(以下方攝影機監視),至此,「學走路」的過程已經大致完成。

實驗階段結束,Honda於1993年推出原型機型(Prototype Model)P1,加裝了含雙手的上半身,因此身高暴增至將近2公尺,此時已有大致完整的「人型」,而且手部可以抓握,所以能夠開關門、搬東西。P2將電腦、馬達、電池、接收器等全部置於體內,不用外接纜線也可以獨立運行,成為世界第一具類人型機器人。P3則改良零件材質、大幅瘦身,160公分的身高較能因應人類生活,體重也由P2最重的210公斤減至130公斤,而且有了真正的頭部。

 

靠著雙手握力的感應協調,ASIMO能夠推著手推車前進,成為事務的好幫手。

 

外觀與體型進入實用化

基本上,P3就為Honda類人型機器人的外型定了調,但為何做得像太空人?首先,臉部內藏多支攝影機,以面罩遮住,看起來較為整潔;其次,白色是Honda的傳統色,也給人高科技的潔淨感;至於後方的「大背包」,則是為了安裝電池,動物運動的能量藏在肌肉裡,機器做不到這一點,因此必須以體外配備的方式來提供能源。P3之後又推出體重一口氣再減50公斤的改良型試作機,外型更加平整化。

從「開始學走路」14年後,Honda於2000年正式推出完成版類人型機器人ASIMO,藉由i-Walk智慧型步行機構,ASIMO可依狀況自行決定步速及步幅,行走動態更加自然流暢,而且具有運動預測控制模式以主動調整動作,包括確保動作連續不中斷,到P3為止所累積的行走能力全部具備,跨地形的平衡性亦臻完美。120公分的身高,是Honda認為最適合以最少幅度的運動而能操作人類大部分居家及事務用品的高度,體重也由P3改良型的80公斤再大幅減至43公斤。

有語音、有動作,ASIMO亦具備了導覽能力。2001年Honda開放已進行少量生產的ASIMO對外租借業務,舉凡人多的公共場所、博物館、科學館、企業展示或商品說明等場合,都可以租借ASIMO來為觀眾或客戶進行導覽介紹服務,Honda並利用租借的工作心得來進行改進。2002年大幅增加視覺及理解能力,可辨識人臉、辨別「熟人」,還能依據人類的動作及手勢來做為指令、判斷需要進行的動作,也能辨識音源進行反應,這時的ASIMO已經具備記憶分析的人工智能。

 

「雙機」協同作業的ASIMO,就在Honda東京青山總公司的接待廳服務。

 

更豐富的自律判斷能力

2004年Honda推出「小改款」的次世代ASIMO,身高增加10公分、體重增加11公斤,全身馬達關節活動自由度由26處增加至34處,最重要的是腰部有了關節,不但可以單獨旋轉上半身,也可以在不動到下半身的前提下進行鞠躬、彎腰動作,步行速度由1.6km/h提升至2.5km/h,且能以3km/h進行奔跑動作,續航時間由30分鐘提昇至1小時。2005年已可帶領人類進行動態導覽,並強化推車能力,發現大型障礙物時會選擇迴避繞行、並自動修正路線,步行及跑步速度分別增至2.7km/h及6km/h,且能以5km/h的速度繞圈跑。

2007年更運用無線網路交換情報技術,協調多具ASIMO進行共同作業,計算各具ASIMO彼此與服務地點的距離以及剩餘電力、分析出最有效率的分工合作方式,可與對面來人擦身迴避或禮讓,還能在電力不足時自己走到距離最近的充電設備進行自動充電……到了這個地步,可說已經不太需要費心看顧它了、就把它當成一般的服務生即可;事實上,Honda真的用了兩具ASIMO在東京青山的總公司二樓接待廳擔任端茶工作。Honda還送了多具ASIMO至各國進行親善活動,甚至見過多位政要。

ASIMO正式問世至今10年,但從Honda初次以實驗機型學走路開始,則已經過了24年,這段歲月以來,Honda讓人類從小對科技的夢想(甚至最早只是幻想)具體實現,讓未來的生活充滿更多可能性。「巧合」的是,Honda以Advanced Step in Innovative Mobility這幾個字所拼成的ASIMO,名字正好類似1950年出版科幻小說《我,機器人》的作家Isaac Asimov,或許Honda也期許ASIMO能夠像Asimov筆下所要求的機器人一樣,忠誠體貼地為人類服務、與人類共存共榮吧!
《ASIMO 10周年影片:www.honda.co.jp/ASIMO/fan/10th-movie》

 

ASIMO在較窄的通道遇到有人從對面走來時,會自動禮讓對方先行。

 

自動充電功能,讓ASIMO「餓了」會自己去找最近的地方「吃飯」。

 

ASIMO曾於2008年蒞臨美國底特律交響樂團擔任「客座」指揮,並與大提琴家馬友友握手。

 

2009年Honda研發新一代腦機介面技術,能以腦波遙控ASIMO進行簡單動作、例如揮手。

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