【科普】机器人主要分支：仿人机器人
1990年，美国俄亥俄州立大学在SD-1型二足步行机器人中实现通过神经网络进行步态规划。该机器人的研究过程中提出了神经网络步态综合器，由轨迹综合起、自适应单元、直属库和联想单元组成。从而实现随意步行、非随意步行和学习步行3种功能。该网络结构采用多层感知机架构，有4个关节神经元和16个方向神经元作为输出，使用强化学习方法训练。可以实现离线学习和在线学习两种学习模式。2000年，索尼机器人推出仿人机器人SDR-3X，该机器人可以按照音乐节拍进行舞蹈，并配有音频识别和图像识别功能。此外，该机器人还可以进行高速度的自律运动。3年后，索尼推出QRIO机器人，该机器人是世界上第一台会跑的仿人机器人，并可实现单脚站立。索尼公司还为该型机器人加装了语音识别和视觉系统。值得一提的是，该机器在跑动中仍背负着供电电源。
国内仿人机器人的研究工作起步较晚，1988年，我国国防科技大学研制成功KDW-1平面六自由度双足机器人。并在随后将其升级为口农机运动型机器人KDW-II和KDW-III。1985年，哈工大开始研究双足步行机器人，并先后推出HIT3个型号机器人，最终可实现静态步行和动态步行，可以完成转弯、上下楼梯等复杂动作。2000年，国防科技大学研制成功我国第一台真正意义上的仿人机器人“先行者”，该机器人具有头部、躯干、眼睛和四肢，可以实现双足步行并具备语音交互能力。2002年起，北京理工大学发布第一代“汇童”仿人机器人。截至2011年，“汇童”机器人已更新到第五代，具备高速运动物体识别、全身协调反应等技术突破，可以实现对打机器人达到200回合。2011年，浙江大学研制成功“悟”“空”两款会打乒乓球的仿人机器人。通过自身携带的视觉传感器可以准确预测乒乓球的轨迹与落点，可以实现与人类对打。
近年来，仿人机器人被赋予了更高的要求，即其不仅作为机器人研究项目，还要为人类提供一定服务。当前仿人机器人按照功能可划分为高仿人形机器人、多功能人形机器人、生化机器人和场地机器人。高仿机器人顾名思义为容貌高度接近人类的机器人，并可以模仿人类表情、样貌、神态，达到以假乱真的效果。高仿机器人在心理治疗方面有潜在的应用前景。
2010年，日本大阪大学黑石浩研制了一款高仿真仿人机器人GeminoidF美女机器人，该机器人皮肤由硅胶组成，肤色逼真日本女性，可以做出包括眨眼和微笑等65种表情，远看与真人无异。被美国媒体评委最性感仿人机器人。黑石浩还以自己的样貌为原型制造了GeminoidHI-1机器人，该机器人坐在椅子上，可以环顾四周、晃动腿脚，并模仿呼吸动作。美国汉森公司研制了一款“爱因斯坦”仿人机器人。该机器人具有和爱因斯坦相仿的外貌，远看像爱因斯坦穿着宇航服的样子。它可以识别人类面部表情，如恐惧、惊喜等，也可以做出表情进行回应。汉森公司另一款Zeno机器人具有小男孩相貌，面部材料为一种与人类皮肤相近的材料Frubber制成，可以行走、做面部表情，在交谈时用眼神与人交流。韩国工业技术研究所开发的EveR-2Muse机器人具有硅树脂皮肤，在面部、脖子和身体上下共有60个关节，可以模仿逼真的面部表情，也可以完成跳舞动作。
多功能仿人机器人通常为一个人形机器人平台，通过添加功能模块可以完成多种不同工作，如使用人类工具等。2004年，韩国科技先进研究院发布HuBo机器人，高125厘米，重55公斤，不行速度达1.2公里/小时。经过十多年的更新，如今HuBo机器人可以完成驾驶车辆、开门、使用电钻、打开阀门等工作。使用HuBo机器人的研究小组TeamKaist曾在DARPA2015机器人挑战赛中获得冠军。该挑战赛需要机器人在模拟灾难场景中完成8个主要任务。2006年，法国Aldebaran公司推出Nao机器人，并迅速风靡科研和家居娱乐领域。Nao支持多种编程模式，并于2008年成为RobCup机器人足球赛的标准平台。如今，许多基于Nao的研究展示了在Nao平台实现人机互动、舞蹈、玩电子游戏等复杂任务。
生化机器人是集生物技术、化学技术和机器人技术为一体的产物，使用生物组织取代传统的机器人驱动结构，可以更逼真的模仿人类行为。生化机器人可以作为人类为了研究假肢、机械外骨骼甚至人机一体的基础。2012年，塞尔维亚贝尔格莱德大学ETF研究小左研制出ECCE生化机器人。该机器人装配有弹性肌腱和活动关节，以模拟人类的肌肉和骨骼结构，能实现类似人类的动作。肌肉和肌腱的弹性使得机器人不再呆板僵硬，从而做出更逼真的动作。2013年，美国工程师利用人造器官、肢体和身体其他组织成功组装出可以行走的生化机器人BioticMan。该机器人身高近2米，被植入人工心脏、肾脏等器官，以及耳膜、视网膜等感官系统，以及血液循环系统。BioticMan拥有近65%的人类功能。
场地仿人机器人是指针对特定研究场景研发的机器人，一般用于满足太空、核电站、灾难等环境中模仿人类作业的需求。2013年，美国宇航局研制出Valkyrie机器人，高1.9米，重125公斤，具有44个自由度。该机器人由蕴含学航天中心设计和制造，参加了2013DARPA机器人挑战赛（DRC）。该机器人被用于模拟空间机器人挑战，因而覆盖有基于泡沫的服装可以使其免受冲击。继参加了2013年比赛以后，Valkyrie团队改进了该型机器人，主要修改了双手以提高可靠性和耐用性，并重新设计了脚踝以提高稳定性。
2013年，美国DARPA资助波士顿动力公司研发了双足人形机器人Atlas。其设计初衷在于各种灾难环境中的搜救和拯救任务。机器人的一只手由Sandis国家实验室开发，另一只手由iRobot公司开发。高1.8米，重150公斤，配备有两个视觉系统、一个激光雷达和一个立体相机。手部具有精细动作能力，四肢共有28个自由度。Altas于2014年开始参加DARPA机器人挑战赛。2016年，波士顿动力公司发不了新版Atlas机器人的演示视频，视频中展示Atlas机器人具有相当好的稳定性，可以在崎岖路面和雪地中行走。2017年的视频中展示，Atlas具备搬运重物，并且能够在外力推搡和打落重物时迅速恢复平衡，另一个视频则显示Atlas机器人可以实现原地起跳后空翻并平稳落地。2018年的视频中，Atlas已经可以实现在野外奔跑的功能。
仿人机器人的研究热点主要集中在步态生成、动态稳定控制和机器人设计等方面。步态生成方法分为离线生成和在线生成，前者生成预先规划的轨迹数据用于在线控制，缺乏对环境的适应性；后者事实调整步态规划，求取各关节角的运动目标。
来源：德先生返回搜狐，查看更多