解读日本最先进机器人ASIMO（上）

人形机器人有什么用处？本田的“ASIMO”自问世以来，就一直面对着这样的问题。但福岛核电站事故发生后，外界的看法发生了改变，人形机器人作为能够替代人类在灾害现场工作的工具，赢得了全世界的关注。围绕最先进的人形机器人ASIMO的“三种优秀能力”，统管开发的本田技术研究所基础技术研究中心第5研究室室长重见聪史接受了记者采访。

躲避行人的能力

——人形机器人ASIMO怎么数？1台、2台？

重见：我们是用“1具、2具”的数法（笑）。

——新型ASIMO现在有多少具？

重见：现在还是研究阶段的样机，总数不到10具。

——现在的ASIMO诞生于2011年11月，具备“智力进化”、“身体能力进化”、“作业功能提升”三个特点。

首先想请教的是“智力进化”。作为“智力进化”，ASIMO似乎是世界上最先实现“预测与其交错行进的行人的行走方向，在前进时避开行人”的双足步行机器人。请问其中的原理是什么？

重见：首先，ASIMO的内部预置了地图信息，这是实现该功能的基础。只要在地图上指定目的地，ASIMO自己就会生成路线，并沿该路线运动。

在生成的路线上前进时，如果前方有人通过，ASIMO将根据人的面部朝向和身体的倾斜等，预测人的步行速度和方向。如果有可能撞上，ASIMO就会改变方向避开，如果不会相撞，ASIMO就会继续前进。采用的是在躲避行人的同时，细微修正路线，向目的地前进的机制。

预测约3秒后的运动，改变动作

重见：尤其重要的是预测大约3秒后的情况。如果不进行预测，ASIMO就无法及时做出反应，就会不断停下脚步，成为只会等待行人通过的机器人（笑）。如果能预测到后续情况，即使运行速度有限，也可以事先做出闪避。

吸纳了预测、也就是时间轴的观点可以说是新型ASIMO的一大特点。

——为了察觉有人靠近，预测其前进方向，ASIMO必须具备配备感知能力。请问感知能力是怎样实现的？

重见：ASIMO也使用其所在空间内设置的摄像头等空间传感器。另外，ASIMO自身内置的双目摄像头还能识别人的脸部和身体等部位。ASIMO就是利用这些传感器来感知周围情况的。除此之外，还有其他的一些摄像头和传感器。

ASIMO在步行中避开行人。ASIMO的身高为130厘米，体重为48公斤。

——空间传感器具体怎样发挥工作？

重见：比方说，空间内存在机器人看不到的角落等场所。对于这些地方，要使用空间传感器进行感知，防止机器人撞上。起到的是弥补机器人的视觉盲区，通知机器人的作用。

——ASIMO与行人交错行进时，能躲开的最快速度是多少？是否设想到了行人快步疾行时的情况？

重见：行人的步行速度只要在4km/h以下，就能够躲开。ASIMO本身的步行速度是2.7km/h。

使视觉传感器与听觉传感器联动，可同时听取多人的声音。

跑步时速可达9公里，单脚双脚都能跳

——接下来就聊聊“身体能力进化”。ASIMO的步行速度是2.7km/h，但跑步的速度已经达到了9km/h，而且还能在凸凹不平的路面上奔跑。

有意思的是，ASIMO还是世界上第一个实现了连续“单脚跳”和“双脚跳”的人形机器人。这样的能力是如何实现的？

重见：如果跳起后在空中停留的时间不够长，就做不到单脚跳和双脚跳，因此必须保证较长的滞空时间，这就必须在跳跃中保持姿态平衡。在空中保持姿态平衡是最难的地方。ASIMO单脚跳的滞空时间为0.1秒。

——落地时应该会受到巨大的冲击，负荷最大的是脚踝吗？

重见：是的。因此，ASIMO的脚踝安装了橡胶衬套（圆柱形的橡胶部件）。脚掌与脚踝之间设置了四个橡胶衬套，用来吸收冲击。

以9km/h的速度奔跑时的脚部动作。可以看到双脚在奔跑中腾空。此时的步幅为650mm，跳跃高度为155mm。

控制跳跃时的姿态，稳定重心

——单脚跳与双脚跳是否采用了不同的姿态控制方法？

重见：当然，因为单脚跳与双脚跳时的倾斜不同，所以要加以修正。而且，双脚跳时必须做到同步，保证两脚同时落地。姿态修正使用的是ASIMO内置的加速度传感器、陀螺仪传感器（角速度传感器）和6轴力觉传感器。

其实，包括脚尖在内，不打滑的跳跃本身在技术上就有很大难度。准备跳跃抬起脚跟时，脚与地面的摩擦力将越来越小。最终达到只有脚尖接触地面的状态，要想在这样小的摩擦之下不打滑，就必须蹬牢地面。这就需要控制姿势，不断进行修正以稳定重心。

在开发过程中，最初ASIMO的脚总是打滑，无法连续跳跃。对人来说，连续跳跃是轻而易举的事，因此，人们往往误以为机器人也可以轻松做到，但实际上，跳跃动作非常复杂。

其实，完全相同的跳跃是根本不存在的。计算机需要按照当时的情况进行计算，在不同的情况下完成完全不同的跳跃。连续跳跃必须要不断重复这样的计算。

每只手的手指关节自由度为13，通过油压驱动实现细微的动作，从而能比划手语。其他部位的关节自由度为头部3个、腰部2个、每只手臂各7个、每条腿各6个。共计57个（比旧款增加了23个）。

相当于使用了5个最新CPU

——落地时的防滑似乎也很难解决。

重见：要脚跟先落地，吸收冲击。同时，腿及脚的关节还必须根据脚承受的力，做出灵活的反应。如果不做相应的修正，在落地的冲击和滑动的作用下，机器人就会摔倒。

而且，如果在脚落地之后才开始做出反馈，时间上会来不及。因此，ASIMO采用的机制是，在推测地面位置和落地面之后，一边预测一边进行动作，顺滑地完成落地。

——瞬间完成如此多的计算似乎需要相当高的处理能力。ASIMO的处理能力有多高？

重见：可以认为是安装了5个最新的个人电脑CPU。不只是运动能力，ASIMO还要具备计算能力、图像处理能力、语音识别能力，这些能力要求的性能也完全具备。

踢球也是小菜一碟。

6轴力觉感器检测抓握纸杯的力道

——接下来想问一下“作业功能提升”。ASIMO实现了“握住水瓶，拧开盖子，将水倒入手中的纸杯”这样的动作，请问ASIMO是否也能判断该向纸杯中倒入多少水？

重见：ASIMO的指尖安装了6轴力觉传感器，能够检测纸杯中水的重量。因此，只要向其指示要倒多重的水，ASIMO就能在恰当的时候停止倒水。

——如果抓握的力道太大，会把纸杯捏扁，这里的分寸应该也是由6轴力觉传感器来掌握，但倒入水后，指尖的受力会发生改变，分寸似乎很难拿捏。

重见：的确如此，纸杯开始的重量很轻，只需轻轻抓握。但随着杯中水的重量增大，如果不加大力道，纸杯就会滑落。基本来说，支撑纸杯的是拇指、食指和中指这3根手指，人也是如此，其余2根手指只是辅助而已。这里就要6轴力觉传感器发挥作用，使3根手指取得平衡，对抓握方式进行修正。

——为了让ASIMO的动作更加自然，贵公司是否研究了人体的机制？

重见：我们调查了人类骨骼的构造和肌肉的构造。除此之外，还了解了关节运动与角度的关系，以及怎样的作业需要关节做出怎样的运动，并将这些研究结果用在了ASIMO的开发中。

能拧开水瓶的盖子，向手中的纸杯里倒水（液体）。由拇指、食指和中指握住纸杯，其余两根手指只起辅助作用。

目标是贴近人类生活发挥作用

——前面请教了新型ASIMO的三个特点，请问这些特点的实现有何意义？

重见：我们的目标是让ASIMO成为贴近人类生活与人共存、能发挥自身作用的存在。在瞬息万变的现实环境中，机器人必须做到随机应变。现实环境中不存在完全相同的场景。我觉得，对于机器人而言，重要的不是要配合人类，而是要按照所处的环境做出反应。

因此，机器人必须做到及时避开。把单脚跳等动作作为研究主题，也是为了让机器人具备姿态控制等身体能力。

另外，增加手部自由度也具有重大意义。旧型号以移动为主，而新型ASIMO不仅能够移动，还能利用手部进行一些作业，距离有用的机器人越来越近。毕竟如果不能发挥作用，就不能称之为机器人。