步行中的行走機器人阿西莫

阿西莫是一個機器人的名字，它是由英文“Advanced Step in Innovative Mobility”縮寫成“ASIMO”的音譯而來，原意為“向革命性行走機器人邁出的下一步”。

阿西莫是世界上第一個可用雙腿直立行走的機器人，2000年誕生于日本本田公司。多年來，它的個子僅僅長高了10厘米，但是它的本領(lǐng)卻越來越大，學會走路、跳舞、爬樓梯，學會了認人。他先是在日本和光市舉行的本田新技術(shù)展示會上出盡風頭。然后，又在歐洲西班牙的巴塞羅那閃亮登場。

阿西莫的外形像一個小男孩，讓人倍感親切。它身高120厘米，體重43千克，與一個小學生的體格基本相似。多年來，阿西莫朝著人們憧憬的那樣，歷練著自己的“行動能力”、“環(huán)境認識能力”和“交流能力”，變成能在人類環(huán)境中共存的機器人。

日本本田公司先后制造了40個阿西莫，將它們送到了美國、英國、泰國等地作為外交使者。2003年，日本前首相小泉訪問捷克，阿西莫在國宴上向主人舉杯祝酒，并用捷克語致詞，受到在場嘉賓的贊賞。后來，丹麥女王瑪格麗特二世到日本訪問，阿西莫作為主人接待了來賓，并向女王獻花和表演了優(yōu)美的舞蹈，把丹麥女王逗得眉開眼笑。在日本舉辦的世博會上，一支由阿西莫組成的樂隊為參觀者表演大型的銅管樂和說唱音樂。

人自出生到學會走路，大約一年時間。機器人學會走路，經(jīng)歷了漫長的歲月。早期的機器人，行走靠輪子，就像將機器人放在一輛車子上。20世紀七八十年代，科學家開始探索步行機器人。剛開始的步行機器人，采用的是一種“靜態(tài)步行”，就像人在走獨木橋，走一步，停一下，調(diào)整一下重心，保持身體平衡；再走一步，再停一下，調(diào)整一下重心，保持身體平衡。走起路來不僅速度很慢，而且，上體搖動的幅度很大，搖搖晃晃，跌跌撞撞，走路的樣子十分難看。

阿西莫與它的前輩大不一樣，走路的腳步已十分靈巧，走路的速度已經(jīng)與人的慢走相當。在2歲時，它的步行時速已達到3 ~ 4千米。

阿西莫采用的是一種與人步行一樣的“動態(tài)步行”。行走時，它通過電腦控制，一邊移動重心位置，一邊控制身體平衡，在任何瞬間都能保持平衡。因此，它就能像人一樣挺直身體快速行走。

走路時，如果阿西莫的腳尖碰到石頭等障礙物，通過“地面反力控制”技術(shù)，它的腳尖會稍微抬起，用腳后跟踏地。如果它快要倒向前方時，就會控制腳尖先踏地，糾正姿勢，恢復平衡，不致摔倒。

如果阿西莫的腳底與地面接觸超出了一定范圍時，通過“地面反力控制”技術(shù)就無法控制它的平衡，就有翻倒的危險。這時，就需要用“目標零力矩點控制”技術(shù)來恢復它原來的姿勢，就像人在步行時，如果前傾得太厲害，用腳踏地已無法控制時，就要改變策略，向前跨出一大步來保持人體平衡。阿西莫也會采用這種方法。如果往前劇烈傾斜時，它就會往前加速，跨出大步以防止摔倒。但是，阿西莫如果大步向前行走，會破壞電腦設(shè)定的理想步行方式，這時如果馬上恢復到原先（理想）的步幅，就會因上體前傾而跌倒。通過“著地位置控制”技術(shù)，可以修正它的著地位置，使它恢復到理想的步行狀態(tài)。這和人在步行中，在前傾時跨出大步，就要修正著地位置是一樣的。

阿西莫不僅能在凹凸不平的路面上走路不會摔倒，即使被推搡時也不會倒下；還能在樓梯、斜面上穩(wěn)步行走。

為了讓阿西莫行走起來更靈活自如，使它的步行動作看上去更像人的“自在步行”，在阿西莫身上采用了“智能步行技術(shù)”。“智能步行技術(shù)”可以將兩種以上不同動作組合起來，例如一邊行走，一邊招手；一邊走路，一邊改變行走方向等。由于“智能步行技術(shù)”可以使阿西莫在行走過程中無須中斷步行動作來調(diào)整身體平衡，從而實現(xiàn)前進、后退等連續(xù)動作，甚至更為復雜的旋轉(zhuǎn)動作。阿西莫可以左右劃著弧形行走，呈蛇行般往前走。蛇行時，上半身和下半身的平衡非常重要，它能夠一邊調(diào)整左右腳的步幅，一邊輕微移動上半身的重心，所以能穩(wěn)穩(wěn)地進行8字步行。

阿西莫的舞步十分優(yōu)美動人，它通過“前行”、“后退”、“側(cè)行”的組合，做出像舞蹈一樣的動作。同時，配合它的上半身左右搖擺的動作更顯可愛。

在阿西莫身上有與人相似的“眼”、“耳”、“口”等器官。它頭上安裝的兩臺攝像機好比是人的兩眼，頭兩旁安裝的兩個立體聲聽筒好比是人的“耳朵”。

攝像機拍攝的是二維（平面）圖像信息，它上面既有像人、動物、車輛等移動物體，也有像家具、墻壁、地面等靜止物體。阿西莫會采用一種移動物體抽出技術(shù)，將它們一一區(qū)分開來，哪個是移動物體，哪個是靜止物體。對移動物體還能判定它們的方向和大致距離。兩臺攝像機能捕捉大小在40厘米以上、時速在4千米以內(nèi)的移動物體。

阿西莫能通過臉部識別技術(shù)，來識別它周圍的人。先把10個人的臉部信息預先儲存在阿西莫的電腦里，阿西莫從攝像機拍攝到的人臉與它儲存的人臉進行比對，如果與某人相同，它就知道此人是誰，叫什么名字等一系列的相關(guān)信息，準確率可達到95%。因此，一旦在攝像機拍攝的圖像中出現(xiàn)了它所熟悉的人臉，它就會追上去，與他（她）們打招呼。如果這個熟悉的人臉向它走來，它也會迎上前去與他（她）們握手。如果它熟悉的人讓它陪伴散步，它會跟隨其后，隨人步行，也不會丟失。

通過它頭上的攝像機還能識別周圍的環(huán)境，如果周圍發(fā)現(xiàn)障礙物，阿西莫能分辨出它們的大小、距離、方向和位置，并做出決定是停止前進，還是迂回過去。因此，你不用擔心阿西莫遇到障礙物會摔倒。它還會識別周圍的移動物體是否構(gòu)成對它的威脅，如有物體沖它而來時，它會迅速讓開，避免危險。

阿西莫也具備手勢識別功能，它可以根據(jù)人手的位置和動作來判斷人的意思，然后采取相應的行動。如人伸出手來，它也會伸手與人握手；人招手，它也用招手回應。有人朝它揮手，表示再見，阿西莫也會做出相應的反應，向?qū)Ψ綋]手。

阿西莫對聲音也能像人一樣作出選擇。它頭上的兩個立體聲聽筒，能夠捕捉周圍的聲音，先是通過“聲音識別”，分辨出是主人的聲音，還是熟人的聲音或不認識人的聲音，并且理解聲音的內(nèi)容。如果是主人問“今天上午國內(nèi)發(fā)生了什么重大的事件”，它就會通過無線局域網(wǎng)訪問企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，迅速找到回答的信息。