类人机器人的研究现状及展望

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1、技术应用Techniqueandapplication类人机器人的研究现状及展望11,223陈兵骆敏舟冯宝林陈赛旋（1.中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽合肥，230027；2.中科院合肥物质研究院先进制造技术研究所，江苏常州，213164；3.常州大学机械工程学院，江苏常州，213016）摘要：机器人是近年来发展起来的一个多学科和技术相交叉结合的应用领域，类人机器人是研究热点之一。类人机器人技术汇集了当今世界在机电、材料、计算机、传感器、控制技术、人工智能、仿生科学、思维科学、心理学以及理论语言学等多个学科领域的尖端技术。本文主要介绍目前国内外类人机器人的研究现状，分析各典

2、型类人机器人的自由度分布，同时对类人机器人的理论研究现状做简单介绍，对目前研究存在的问题做分析，提出类人机器人未来的发展方向。关键词：类人机器人，双足步行，自由度，稳定性1引言类人机器人具有人类相似的外形和拟人化的移动特性，机器人已成为21世纪具有代表性的高技术研究课题，更容易被使用者接受；类人机器人对步行环境要求很低，[1-2]综合涉及机械科学、电子学、力学，仿生学、控制论、计能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力；通过算机技术、人工智能、系统工程等多学科领域。1920年研制步行机制，可以为医疗康复机构提供一套能够服务[3]捷克作家卡雷尔●卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能于伤残

3、病人（下肢瘫痪和截肢者）的类人行走机构；类机器人》，人类社会从此开始有了“机器人”这一概念。人机器人的双足系统是一个不稳定系统，其动力学特性在该剧中，机器人“Robota”是剧作家笔下的一个具有人极其复杂，具有多变量、非线性、强耦合和变结构等特点，的外表、特征和功能的机器，是一种人造的劳动力。随着所以它是研究人工智能问题和先进控制算法的良好平台；科学技术发展，机器人的含义在不断地拓宽着，现代的机类人机器人具有广阔的工作空间，由于行走系统占地面器人已跨出了结构化环境的生产车间，向着人类生活的诸积小，活动范围很大，其上配置的机械手具有更大的活多方面渗透。动空间。人类一直希望创造出和人类构

4、造相似、能与人类合作类人机器人是工程上少有的高阶、非线性、非完整约的类人型机器人，类人机器人是一种具有人的外形，并能束的多自由度系统，对机器人的机械结构及驱动装置提出够效仿人体的某些物理功能、感知系统及社交能力，并能了许多特殊要求。类人机器人的研究是多学科的交叉、综承袭人类部分经验的机器人。类人机器人的典型特点是机合与提高。机械工程师、电子学家、计算机专家、机器人器人的下肢以刚性构件通过转动副联接，模仿人类的腿及学家、人工智能专家、生物学家、心理学家、语言学家、髋关节、膝关节和踝关节，并以执行装置代替肌肉实现对物理学家、认知学家、神经生物学家甚至哲学家和艺术家身体的支撑及连续地协调运

5、动，实现双足行走。因双腿直等都有参与其研究。立行走是人类特有的步行方式，故仿人行走是机器人行走2类人机器人研究现状方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。类人机器人的研究始于1960年，早在1968年，美步行机器人包括双足、四足、六足和八足机器人等，国通用公司的RSmo-sher试制了一台名为“Rig”的操纵与轮式机器人、履带机器人及其他足式机器人相比，类型双足步行机器人，揭开了类人机器人研究的序幕。1969人机器人具有更高的灵活性和独特的优势，主要特点如：年，南斯拉夫的著名科学家M.Vukobratovic提出了一种重基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2011CB30210

6、0）；国家自然科学基金青年科学基金项目（51005223）。RobotTechniqueandApplication2013.425Techniqueandapplication技术应用要的研究类人机器人的理论，即ZMP稳定判据，这是类出近似人类的动作，它高1.75米，重80kg，奔跑速度能人机器人研究的基础。世界第一台像人的现代机器人是在够达到7km/h。1973年由Waseda大学科学工程系生物工程研究组开发的，2.1.2日本研究现状它被命名为WABOT-1。日本的Waseda大学研究类人机器人已有将近402.1国外研究现状年的历史，其机器人研发分为两个阶段：WABOT和2.1.

7、1美国研究现状WABIAN。WABOT项目于1973年研制出类人机器人美国是机器人发展较早的国家之一，1968年，美国WABOT-1，它是世界上第一个类人形机器人；1984年研通用公司的RSmo-sher试制了名为“Rig”的操纵型双足发了WABOT-2，这款机器人可以弹琴。1992年Waseda步行机器人。1999年美国麻省理工学院研制出了类人机大学制定了类人机器人研发计划，1995年Waseda大学的器人COG，由头、躯干、胳膊及双手组成，它是人和人类