人形机器人(原书第2版)
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1.3.4 DRC之后(2015—2020)

1.产综研的开发

产综研在DRC后也继续使用HRP-2改进行了防摔倒用气囊和防摔倒动作的研究等[40,41]。为了满足企业研发的需求,日本在2018年公布了在建筑工地、飞机和船舶等大型构造物组装中应用的人形机器人原型。该机器人HRP-5P身高182cm,体重101kg,拥有37个自由度,是产综研开发的历代人形机器人中最大的机器人(见图1.13)[48]。基于DARPA机器人挑战赛的经验,产综研将机器人手臂的自由度提高到8个,增加了关节的活动范围,使得HRP-5P能够轻松完成以往人形机器人难以完成的各种工作。

图1.13 HRP-5P.正面(左),运输面板(中),伏地姿态(右)

2.大学和研究机构

由东京大学、千叶工业大学、大阪大学、神户大学的研究人员组成的NEDO-HYRRA团队虽然报名参加了DRC决赛,但因开发进度不及最终弃赛,但他们所制作的电气油压方式的人形机器人Hydra由东京大学的中村研究室继续进行开发,2018年Hydra通过黏弹性分配控制的新控制方式实现了稳健行走[52]

在DRC决赛中获得第二名的IHMC团队继续利用Atlas进行高级步态控制的研究,并于2019年公开了Atlas使用激光雷达(LiDAR)在各种不平地段、狭窄的道路上双脚交叉稳定行走的实验视频。

意大利IIT和比萨大学为DRC决赛开发出了人形机器人WALK-MAN(180cm,120kg),他们于2017年发布了改进后的WALK-MAN[88]

ImPACT塔夫机器人(应对灾害的机器人开发研究项目)挑战赛于2014~2018年举行[162],以早稻田大学的人形机器人研究小组为中心的团队开发出了能在厂房内代替人类执行危险作业的机器人。开发的ec-1是非人形的四足机器人,可实现开闭阀门、在瓦砾上移动、升降垂直梯等功能[27]

3.企业的开发

在DRC预选赛中获胜的SCHAFT在被Google收购后放弃参加DRC决赛,继续开发自己的机器人。他们在2016年公开了双足机器人T2(见图1.14),该机器人采用滑动式脚部结构,不仅结构紧凑,而且具有极强的双足行走能力。

SCHAFT的目标是将这款机器人实用化(楼梯清扫等),但非常遗憾的是,Alphabet公司于2018年11月宣布终止SCHAFT。

图1.14 SCHAFT T2

开发DRC标准人形机器人平台Atlas的波士顿动力公司与SCHAFT一样被谷歌公司收购,2018年又被日本软银公司收购至今。在此期间,波士顿动力公司一直坚持开发商业化的四足机器人。2020年6月,波士顿动力公司开始以74500美元的价格销售四足机器人Spot(110cm,32.5kg)。能够上下楼梯、适应不平整地面的动态行走的机器人,能够作为非研究用途的商品销售,可以说是历史性的壮举(见图1.15)。

图1.15 Atlas四足机器人

(图片来源:Boston Dynamics)

在人形机器人方面,基于“拓展全身运动能力极限的研究平台”的定位,由DRC开发的Atlas的性能不断提高。最新的Atlas(150cm,80kg)通过3D打印,拥有将油压管路和结构一体化的脚架和紧凑的油压泵。在互联网视频网站上发表的Atlas的室外跑、后空翻、跑酷、地面运动等令人印象深刻的表现吸引了很多人的眼球。

2017年,本田提出了E2-DR(Experimental Robot Type 2 for Disaster Response)原型人形机器人,用于灾难应对[90]。这个机器人高168cm,重85kg,有33个自由度。它可以上下梯子,通过狭窄的空间,用两条腿以4km/h的速度行走,用四条腿以2.3km/h的速度在布满碎石的坑洼地上用双手移动。

丰田汽车公司在2017年发布了第三代的人形机器人t-hr3(身高154cm,体重75kg,具有32自由度,有十根手指)。该机器人的开发目标是在家庭和医疗机构等场景中代替人类。最大的特点是佩戴头戴式显示器的操控者可以像自己的分身一样操控机器人。

川崎重工业是近年来新加入人形机器人开发的企业。2017年以后,为了应对灾害,川崎重工业持续开发了即使摔倒也不会损坏的稳健型人形机器人。2019年公开的KaleidoVer.6是身高178cm,体重85kg的人形机器人,在国际机器人展上进行了灾害救助等演示。