日本的人形機(jī)器人計(jì)劃

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1、日本的人形機(jī)器人計(jì)劃

2、第1很久以來人類就希望，自己能夠具有一種身在遠(yuǎn)處環(huán)境中的實(shí)時(shí)感，即有一種同時(shí)處身于自己實(shí)際所在地以外的不同地點(diǎn)的感覺。另一個(gè)夢想是，利用機(jī)器人增強(qiáng)人的肌肉的力量和感知能力，同時(shí)保留人的靈活性和直接操作的感覺。60年代末，日美兩國制定了一項(xiàng)研究發(fā)展計(jì)劃，打算由人穿上象外衣一樣的裝有動(dòng)力的外骨骼，人可以控制一組機(jī)械肌肉，使他的力量增強(qiáng)25倍。不過在人接觸物體時(shí)，他感到的力就象他直接接觸物體時(shí)一樣。但是這項(xiàng)計(jì)劃沒有成功。失敗的原因主要是，如果機(jī)器出故障，穿著外骨骼外衣的人是非常危險(xiǎn)的；機(jī)器內(nèi)的空間有限，裝上計(jì)算機(jī)、控制器

3、、驅(qū)動(dòng)器和能源，就沒有操作人員的位置了。現(xiàn)在科技的發(fā)展提供了實(shí)現(xiàn)這些夢想的替代手段。遠(yuǎn)程存在就是這種手段之一。它是利用機(jī)器人、計(jì)算機(jī)及人的控制接口的一種投入類型，它使人可以遠(yuǎn)程存在于機(jī)器人所在的真實(shí)環(huán)境中，也可投入計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中。1983年日本制定了一項(xiàng)“有害環(huán)境中的先進(jìn)機(jī)器人”的8年國家研究計(jì)劃，重點(diǎn)是研究遠(yuǎn)程存在技術(shù)。通過該計(jì)劃，完成了遠(yuǎn)程存在的理論研究，制定了它的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，制造出了遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)的試驗(yàn)性硬件，并對(duì)方案的可行性進(jìn)行了演示。設(shè)計(jì)并研制出用于遙操作試驗(yàn)的首臺(tái)主從式遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)樣機(jī)，并作了初步的試驗(yàn)及評(píng)價(jià)?！≡鰪?qiáng)

4、的遠(yuǎn)程存在　　遠(yuǎn)程存在可以分為兩種，一種是實(shí)時(shí)環(huán)境中的遠(yuǎn)程存在，它確實(shí)存在于遠(yuǎn)處，并通過機(jī)器人與用戶所在地連接起來；另一種是虛擬環(huán)境中的遠(yuǎn)程存在，它并不是實(shí)際存在的，而是由計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的。前者可稱為“傳送的現(xiàn)實(shí)”，而后者則是“合成的現(xiàn)實(shí)”。合成的現(xiàn)實(shí)又分為兩種，一種是作為真實(shí)世界模型的虛擬環(huán)境，另一種是假想世界的虛擬環(huán)境。傳送現(xiàn)實(shí)與合成現(xiàn)實(shí)的結(jié)合叫混合現(xiàn)實(shí)，它在實(shí)際應(yīng)用方面有重要的意義，人們把它叫著增強(qiáng)的遠(yuǎn)處存在。增強(qiáng)的遠(yuǎn)程存在可用在許多地方，例如控制一臺(tái)在能見度很低的環(huán)境中的從動(dòng)機(jī)器人。在增強(qiáng)的遠(yuǎn)程存在方面，日本進(jìn)行了許多研究及試驗(yàn)工作

5、。試驗(yàn)表明，有可能利用專門的傳輸鏈路（如光纖通信鏈路）在不同地點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程存在。但是對(duì)每個(gè)個(gè)人來說，通過商業(yè)網(wǎng)絡(luò)如Inter或下一代的全球信息網(wǎng)自由地遠(yuǎn)程存在仍然是困難的，還需要更多的研究工作?！?shí)時(shí)遠(yuǎn)程機(jī)器人R3　　1995年，日本通產(chǎn)省及東京大學(xué)建議實(shí)施一項(xiàng)長期的國家研究與開發(fā)計(jì)劃，它的名字叫實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程機(jī)器人或R3,這是一種網(wǎng)絡(luò)化的機(jī)器人，其目標(biāo)是研究開發(fā)出多種技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上集成機(jī)器人及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這樣用戶可通過各種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的遠(yuǎn)程存在。最終實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)社會(huì)，在其中每個(gè)人都可在任何地方通過網(wǎng)絡(luò)自由地遠(yuǎn)程存在。每個(gè)機(jī)器人所在

6、地有一個(gè)局部機(jī)器人服務(wù)器。機(jī)器人的種類可由高檔的人形機(jī)器人到低檔的移動(dòng)式攝像機(jī)。虛擬機(jī)器人也可以是一個(gè)局部控制的系統(tǒng)。每個(gè)用戶都有自己的遙操作系統(tǒng)，可以是帶有主機(jī)械手的控制座艙，頭盔式顯示器或先進(jìn)系統(tǒng)用的洞穴自動(dòng)虛擬環(huán)境?？刂戚^簡單的系統(tǒng)時(shí)，也可用普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為它的控制系統(tǒng)。為使低檔用戶通過網(wǎng)絡(luò)控制遠(yuǎn)程機(jī)器人，正在開發(fā)RCML/RCTP（R3操作語言/R3傳送協(xié)議）?！∪诵螜C(jī)器人HRP　　在R3計(jì)劃的基礎(chǔ)上，經(jīng)過兩年（1996年4月──1998年3月）的友好網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人（FNR）的可行性研究，1998年4月，日本啟動(dòng)了一項(xiàng)國家應(yīng)用科

7、學(xué)與技術(shù)計(jì)劃，名叫“人形機(jī)器人及對(duì)人友好的機(jī)器人”或“人形機(jī)器人”計(jì)劃（HRP）。這是一個(gè)通過提供人形機(jī)器人、控制座艙及遙控協(xié)議來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程機(jī)器人社會(huì)的五年計(jì)劃。打算將遠(yuǎn)程機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成為網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程存在。這是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程機(jī)器人的第一步。日本的人口老齡化日益加快，兒童越來越少，因而對(duì)有效的、對(duì)人友好的機(jī)器的需求量是很大的，例如利用它們看護(hù)老年人及殘疾人。人形機(jī)器人計(jì)劃的目的就是要開發(fā)安全可靠對(duì)人友好的機(jī)器人系統(tǒng)，它們可以完成復(fù)雜的任務(wù)，支持人們的工作及休閑活動(dòng)。這樣的系統(tǒng)將為提高工業(yè)的效率及安全性，使社會(huì)及生活環(huán)境

8、更加方便和舒適，并為在制造業(yè)及服務(wù)業(yè)中創(chuàng)建新的工業(yè)作出貢獻(xiàn)。人形機(jī)器人計(jì)劃主要完成以下的研究與開發(fā)工作：首先是開發(fā)對(duì)人友好的及支持人的機(jī)器人平臺(tái)。這種平臺(tái)能夠在人的工作及生活環(huán)境中作基本的運(yùn)動(dòng)，具有通信能力，其主要部件由組件式結(jié)構(gòu)組成，便于增加及修改功能。還將開發(fā)一種遙操作系統(tǒng)；其次是開發(fā)對(duì)人友好的及支持人的機(jī)器人虛擬平臺(tái)。這種平臺(tái)由仿真器及用于操作平臺(tái)硬件及仿真器的軟件構(gòu)成。目前本田公司正在研制機(jī)器人樣機(jī)（人形機(jī)器人計(jì)劃平臺(tái)）。而松下電器、川崎重工、法那克公司及東京大學(xué)則在研制遠(yuǎn)程存在座艙。人形機(jī)器人計(jì)劃仿真器（虛擬平臺(tái)）則由日立、富

9、士通和東京大學(xué)研制。