早稻田大学机器人

1.5 服务机器人TWENDY-ONE系列 早稻田大学的仿人型机器人“TwendyOne”，见图5的研制项目开始于2000年。 2007年11月底，早稻田大学的科学家历 时七年研制，推出了强调安全、可靠和 灵巧的第一代仿人型机器人“TwendyOne”。机器人“Twendy-One”的外型有些 笨重，但是手指却非常灵活。它一只手 能轻松拿起了桌上的一根吸管，然后另 一只手稳稳的端起了一个杯子。这一演 示证明了“Twendy-One”可以很好地给需 要喂药的老年人或者残障人士提供服务 。
早稻田大学机器人研究
诸华林 11721126
目录
早稻田大学典型机器人
国内机器人发展状况与对比
对国内机器人发展的建议
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
早稻田大学机器人研究总结
一、早稻田大学典型机器人 早稻田大学典型机器人
1.1 第一台真正意义上的仿人机器人—— WABOT 1 1973年，WABOT 1号，机器人，如图1 ，于“早大”有关研究室协作下完成。该 机器人身高约2米，体重160公斤。有两只 手，两条腿，在胸部有2个眼睛、耳朵和嘴 巴。全身共有26个关节，手上还装有触觉 传感器。机器人能用日语与人进行预先规 定范围内的简单的对话。它可根据人的语 言命令巡视周围，找到物体，并测出机器 人与物体的距离，然后缓慢的走到目标前 ，伸出双手，抓住目标再返回原地。
四：早稻田大学机器人研究总结
早稻田大学在机器人研究上起步较早，特别是对于两足步行机器 人的研究更是独树一帜，处于世界领先地位。其设计的步行载人机器 人、服务机器人、假肢等都在市场上获得了较大的反响，并获得了一 定的经济效益。这种市场与研究相结合的做法给了我国的研究很好的 前例。 我国的机器人的发展水平与国外，特别是日本，还有较大的差距 ，但近些年，我国的机器人研发能力已有长足的进步，相信在不久后 的未来，我们将进一步缩短与日本的差距，甚至超越日本，找到自己 的研发特色。
三：对国内机器人发展的建议
A、长期研发计划及经费保障 机器人研发耗时长、耗资大，早稻田大学的机器人研发延续了30年。我 国必须从长计议有多年的计划和数千万元数量级的资金才能成气候 B、在市场运作中获得成功 日本一条成功经验是将研发置于市场大环境中运作。由于公司决策层的 远见卓识研发后期得到了丰厚的回报。中国期盼远见卓识的大公司参加 机器人计划，成功需要的公司的“主导”作用，以市场为风向标进行机 器人研发。 C、组织精干队伍 研究计划摊子不宜铺大，只有集中在国家级的科研单位小组以及有实力 的公司才可能坚持做这种长线研发投入，力戒一哄而起。 D、循序渐进 机器人的研究是一个渐进的过程。拟人机器人更是如此。步行机器人的 三大功能：步行、手及手臂作业、大脑决策。以步行最困难日本早稻田 大学和本田的本田都是从下肢着手逐步延展至上肢的。我国的研究计划 要既克服浮躁!轻敌情绪充分借鉴前人的经验制订切实可行的研发进度表 。
下图为TWENDY-ONE号服务机器人：
1.6 早稻田大学载人机器人研究 早稻田大学教授高西等人此前曾于2003年11月开发出了能 够坐人行走的双足行走机器人“WL-16”，此后又于2005年4 月开发出了坐上人之后能够上下台阶的新型机器人 “WL16RII”，逐渐对机器人进行了改良。2006年4月底推出的WL16RIII就是上述机器人的后续型号。 早稻田大学理工学术院教授高西淳夫研究室和日本机器人 开发风险企业Tmsuk公司，日前开发出了坐上人以后能够在 台阶或室外坑洼之处行走的双足行走机器人“WL-16RIII”。 在高1.28m的机器人上部安装了坐人的椅子，并装有用来指 示行进方向和速度的操纵杆，能够沿着设想的方向行进。 2007年3月中旬，早稻田大学又推出了最新的载人机器人 WL-16IV，它在功能和稳定性上相对WL-16III进一步加强。
下图为WL-16IV号 载人机器人：
下图为情感机器人KOBIAN：
1.7情感机器人 2009年6月23日，日本早稻田大学推出了一款情 感丰富的机器人—KOBIAN。据说该款机器人是世界 上首款能够同时利用表情和动作与人进行全面情绪 互动的机器人。
二：国内（仿人）机器人发展状况与对比
国内机器人发展主要由哈尔滨工业大学 为代表： 哈尔滨工业大学自1985年开始研制双足 步行机器人。基于控制理论曾经获得自然科 学基金和国家“863”计划的支持。迄今为 止已经完成了三个型号的研制工作: 第一个型号HIT-I为10个自由度。重 100kg，高1.2m，关节由直流伺服电极驱动， 属于静态步行。 第二个型号HIT-II为12个自由度，该机 器人髋关节和腿部结构采用了平行四边形结 构。 第三个型号HIT-III为12个自由度，踝关 节采用两电机交叉结构，同时实现两个自由 度，腿部结构采用了圆筒形结构。 目前，哈尔滨工业大学机器人研究所与 机械电子工程教研室合作，正在致力于功能 齐全的仿人机器人HIT-IV的研制工作，该机 器人包括行走机构、上身及臂部执行机构， 初步设定32个自由度。
下图为WABOT1号机器人：
1.2 第一台准动态机器人——WL9DR 早稻田大学在1972年完成了静态步行（即 WABOT1号机器人）后，就开始了更接近人的走路姿
下图为WL-9DR号机器人：
势的所谓“准动态步行机”的研究，即步行过程中 ，当落地脚交换时身体的重心进行动态地转移。于 是早稻田大学于1981年2月初进行了公开表演，展示 了WL-9DR号机器人，这是世界首次完成此项试验。 WL-9DR相当于人的下半身，两条腿共有10个自由度 ，高度约0.5米。步行机采用程序控制的方式，每个 关节的角度通过电位器反馈给计算机。采用微机进 行数据文件管理，再用另一台微机通过A/D转换对步 行机进行控制。它的研制成功使得机器人从40s缩短 到9s，步幅从0.17m提高到0.45m，下半身体重从130 公斤减至40.7公斤。
“日本机器人之父”加藤一郎教授是开创两足步行机器人研究的先驱，90年 代 WABIAN系列开始带有上肢才具有拟人形,高西淳夫研究室是原加藤实验室的 延续。WABIAN-RIV有如下特点: A:尽量再现人的步行功能 为了最大限度地再现人体步行机能,WABIAN设计成身高与人相近,有44个关节( 多出其它样机7-9)个,头部可前后、俯仰、侧摆、转动、肩部可回转，手腕可前 后、左右、回转、设计的自由度愈多当然愈灵活，但是也势必造成控制的难度 。因此WABIAN主要体现在研究价值上。 B:全身协调运动控制 早稻田大学创立的全身协调运动控制方法适应于尽可能多地再现人体运动功 能的目标，其特点是以上身为主实现大幅度动作，下身协从平衡。此方法后来 被改进并应用到索尼3DR-3X 中。 C:高度智能化 WABIAN-RIV还具有视觉、听觉，能够听从部分手势、体语和声音调整行走起 停，方向、步速、步幅，还能与人进行简单的语音交流。