Robô ASIMO da Honda. Ver mais fotos de robôs . Foto cedida pela Honda Motor Co., Ltd. Quer um robô para cozinhar seu jantar, faça sua lição de casa, limpe sua casa, ou pegar seus mantimentos? Os robôs já fazem muitos dos trabalhos que nós, humanos, não queremos fazer, não posso fazer, ou simplesmente não pode fazer tão bem quanto nossos equivalentes robóticos. Em fábricas em todo o mundo, braços robóticos desencarnados montam carros, delicadamente coloque doces em suas caixas, e fazer todos os tipos de trabalhos tediosos. Há até mesmo um punhado de robôs no mercado cuja única função é aspirar o chão ou aparar a grama.
Robots Image Gallery
Muitos de nós crescemos assistindo robôs na TV e no cinema:havia Rosie, a governanta robô dos Jetsons; Dados, o membro da equipe android em "Star Trek:The Next Generation"; e claro, C3PO de "Star Wars". Os robôs que estão sendo criados hoje não estão exatamente no reino de dados ou C3PO, mas houve alguns avanços surpreendentes em sua tecnologia. Os engenheiros da Honda estiveram ocupados criando o ASIMO robô por mais de 20 anos . Neste artigo, descobriremos o que torna o ASIMO o robô humanóide mais avançado até hoje.
A Honda Motor Company desenvolveu o ASIMO, que significa Passo avançado em mobilidade inovadora , e é o robô humanóide mais avançado do mundo. De acordo com o site do ASIMO, ASIMO é o primeiro robô humanóide no mundo que pode andar independentemente e Suba as escadas .
Além da capacidade do ASIMO de andar como nós, também pode entender gestos pré-programados e comandos falados , reconhecer vozes e rostos e interface com placas de comunicação IC . ASIMO tem braços e mãos para fazer coisas como ligar interruptores de luz, portas abertas, carregar objetos, e carrinhos de empurrar.
Em vez de construir um robô que seria outro brinquedo, Honda queria criar um robô que seria um ajudante para as pessoas - um robô para ajudar em casa, ajudar os idosos, ou ajudar alguém confinado a uma cadeira de rodas ou cama. ASIMO tem 1,3 metros de altura, que é a altura certa para olhar nos olhos de alguém sentado em uma cadeira. Isso permite que o ASIMO faça os trabalhos para o qual foi criado sem ser muito grande e ameaçador. Muitas vezes referido como parecido com uma "criança vestindo um traje espacial, "A aparência amigável e o tamanho não ameaçador do ASIMO funcionam bem para os propósitos que a Honda tinha em mente ao criá-lo.
ASIMO tem apenas 4 pés e 3 polegadas de altura Foto cedida pela Honda Motor Co., Ltd. ASIMO também pode fazer trabalhos que também são perigoso para os humanos fazerem, como entrar em áreas perigosas, desarmando bombas, ou combate a incêndios.
Não pode ser muito cuidadosoFoi relatado que, como o andar do ASIMO é tão assustadoramente semelhante ao humano, Os engenheiros da Honda se sentiram compelidos a visitar o Vaticano apenas para se certificar de que não havia problema em construir uma máquina que se parecesse tanto com um ser humano. (O Vaticano achou que estava tudo bem.)
Conteúdo
A fisiologia do ASIMO é desenvolvida para imitar a fisiologia humana. Foto cedida pelaHonda Motor Co., Ltd. Os pesquisadores da Honda começaram estudando as pernas dos insetos, mamíferos, e o movimento de um alpinista com pernas protéticas para entender melhor a fisiologia e todas as coisas que acontecem quando caminhamos - principalmente nas articulações. Por exemplo, o fato de que nós mudar nosso peso usar nossos corpos e especialmente nossos braços para equilibrar era muito importante para acertar o mecanismo de caminhada do ASIMO. O fato de termos dedos dos pés essa ajuda com o nosso equilíbrio também foi levada em consideração:o ASIMO na verdade tem projeções macias em seus pés que desempenham um papel semelhante ao que nossos dedos desempenham quando andamos. Este material macio também absorve o impacto nas juntas, assim como nossos tecidos moles fazem quando caminhamos.
ASIMO tem quadril, joelho, e articulações do pé . Os robôs têm articulações que os pesquisadores chamam de " graus de liberdade . "Um único grau de liberdade permite o movimento para a direita e para a esquerda ou para cima e para baixo. O ASIMO tem 34 graus de liberdade espalhados por diferentes pontos de seu corpo, a fim de permitir que ele se mova livremente. Existem três graus de liberdade no pescoço do ASIMO, sete em cada braço e seis em cada perna. O número de graus de liberdade necessários para as pernas do ASIMO foi decidido medindo o movimento das articulações humanas ao caminhar em terreno plano, subir escadas e correr.
ASIMO também tem um sensor de velocidade e um giroscópio sensor montado em seu corpo. Eles realizam as tarefas de:
Esses sensores funcionam de forma semelhante aos nossos ouvidos internos na maneira como mantêm o equilíbrio e a orientação.
ASIMO também tem sensores de superfície do chão em seus pés e seis sensores ultrassônicos em sua seção intermediária. Esses sensores aumentam a capacidade do ASIMO de interagir com seu ambiente, detectando objetos ao redor do ASIMO e comparando as informações coletadas com mapas da área armazenada na memória do ASIMO.
Para realizar o trabalho que nossos músculos e pele fazem ao sentir a força muscular, pressão e ângulos articulares, ASIMO tem ambos sensores de ângulo articular e um sensor de força de seis eixos .
Foto cedida pela Honda Motor Co., Ltd. A menos que você saiba muito sobre robótica, você pode não compreender totalmente o incrível marco que o ASIMO percorre como nós. A parte mais significativa da caminhada do ASIMO é a capacidades de giro . Em vez de parar e embaralhar, pare e embaralhe, e pare e embaralhe em uma nova direção, ASIMO se inclina e gira suavemente como um humano. O ASIMO também pode auto-ajustar seus passos no caso de tropeçar, é empurrado, ou de outra forma encontra algo que altera o andar normal.
Para conseguir isso, Os engenheiros do ASIMO tiveram que encontrar uma maneira de trabalhar com o forças inerciais criado ao caminhar. Por exemplo, a gravidade da terra cria uma força, assim como a velocidade com que você anda. Essas duas forças são chamadas de "força inercial total". Também existe a força criada quando seu pé se conecta ao solo, chamada de "força de reação do solo". Essas forças têm que se equilibrar, e a postura tem que funcionar para que isso aconteça. Isso é chamado de " ponto de momento zero "(ZMP).
Para controlar a postura do ASIMO, engenheiros trabalharam em três áreas de controle:
Embora o ASIMO não esteja totalmente pronto para o horário nobre (ainda há melhorias que precisam ser feitas para permitir que ele funcione totalmente como a Honda espera), Honda colocou ASIMO para trabalhar como recepcionista em seu escritório em Wako, na prefeitura de Saitama, ao norte de Tóquio. O ASIMO passa seu tempo cumprimentando os hóspedes e conduzindo-os pelas instalações.
Para desempenhar essas funções, O ASIMO deve ser especialmente programado para conhecer o layout dos edifícios e a forma adequada de receber os visitantes e responder às perguntas.
Se pensar em um exército de robôs ASIMO te dá calafrios, Você pode relaxar. Honda diz que o ASIMO nunca será usado em aplicações militares.
consulte Mais informação
O ASIMO pode sentir movimentos de queda e reagir a eles rapidamente; mas os engenheiros do ASIMO queriam mais. Eles queriam que o robô tivesse um marcha suave bem como fazer algo que outros robôs não podem fazer - vire sem parar .
Quando andamos pelas esquinas, mudamos nosso centro de gravidade para a curva. ASIMO usa uma tecnologia chamada " controle de movimento preditivo , "também chamada de Tecnologia Inteligente em Tempo Real Flexível de Caminhada ou I-Walk, para realizar a mesma coisa. O ASIMO prevê o quanto ele deve mudar seu centro de gravidade para o interior da curva e por quanto tempo essa mudança deve ser mantida. Porque essa tecnologia funciona em tempo real , ASIMO pode fazer isso sem parar entre as etapas, que outros robôs devem fazer.
Essencialmente, a cada passo que o ASIMO dá, ele tem que determinar sua inércia e então prever como seu peso precisa ser deslocado para a próxima etapa a fim de caminhar e girar suavemente. Ele ajusta qualquer um dos seguintes fatores para manter a posição correta:
Embora reproduzir uma caminhada semelhante à humana seja uma conquista incrível, ASIMO agora pode funcionar a velocidades de até 3,7 milhas por hora (6 quilômetros por hora). Para se qualificar como um verdadeiro robô em execução, O ASIMO deve manter os dois pés fora do chão por um instante em cada etapa. ASIMO consegue ficar no ar por 0,08 segundos a cada etapa durante a execução.
Os engenheiros da Honda encontraram um conjunto inteiramente novo de desafios ao tentar dar ao ASIMO a capacidade de funcionar. Eles deram ao torso do ASIMO um grau de liberdade para ajudar na flexão e torção para que o robô pudesse ajustar sua postura enquanto estava no ar. Sem essa habilidade, ASIMO perderia o controle enquanto estivesse no ar, possivelmente girando no ar ou tropeçando ao pousar.
Para fazer curvas suavemente durante a execução, os engenheiros aumentaram a capacidade do ASIMO de inclinar seu centro de gravidade dentro das curvas para manter o equilíbrio e neutralizar a força centrífuga. O ASIMO pode até antecipar curvas e começar a se inclinar para elas antes de iniciar a curva, muito parecido com o que você faria se estivesse esquiando ou patinando.
Na próxima seção, veremos como o ASIMO é capaz de reconhecer imagens e sentir seu ambiente.
Foto cedida pela Honda Motor Co., Ltd. Na robótica, visão é uma imagem capturada que é interpretada com base em modelos . Em um ambiente de manufatura, onde braços robóticos constroem carros ou robôs inspecionam as conexões microscópicas em chips semicondutores, você está lidando com um ambiente controlado. A iluminação é sempre a mesma, o ângulo é sempre o mesmo, e há um número limitado de coisas para observar e compreender. No mundo real (e não estruturado), Contudo, o número de coisas para observar e compreender aumenta muito.
Um robô humanóide que deve navegar pelas casas, edifícios, ou ao ar livre, durante a execução de trabalhos, deve ser capaz de dar sentido aos muitos objetos que "vê". Sombras, ângulos e movimentos estranhos devem ser compreensíveis. Por exemplo, caminhar por conta própria em uma área desconhecida, um robô teria que detectar e reconhecer objetos em tempo real, selecionar recursos como cor, forma e bordas para comparar com um banco de dados de objetos ou ambientes que conhece. Pode haver milhares de objetos na "memória" do robô.
O sistema de visão do ASIMO consiste em duas câmeras de vídeo para os olhos, localizado em sua cabeça. ASIMO usa visão estereoscópica e um proprietário algoritmo de visão que permite ver, reconhecer, e evite colidir com objetos, mesmo que sua orientação e iluminação não sejam as mesmas do banco de dados de memória. Essas câmeras podem detectar vários objetos, determinar a distância, perceber o movimento, reconhecer rostos programados e até interpretar movimentos das mãos. Por exemplo, quando você coloca sua mão em direção ao ASIMO em uma posição "parada", ASIMO para. O recurso de reconhecimento facial permite que o ASIMO cumprimente pessoas "familiares".
O ASIMO pode reconhecer objetos em movimento interpretando as imagens capturadas pelas câmeras em sua cabeça. Pode avaliar a distância e direção de um objeto em movimento, que permite ao ASIMO seguir uma pessoa, parar seu próprio progresso para permitir que um objeto em movimento cruze seu caminho, ou cumprimentá-lo quando você se aproximar.
As câmeras também transmitem o que o ASIMO vê para o controlador do ASIMO. Dessa maneira, se você estiver controlando o ASIMO de um PC, você pode ver o que o ASIMO vê.
Além das câmeras em sua cabeça, O ASIMO possui vários sensores que o ajudam a manobrar em ambientes e interagir com objetos e pessoas. Os sensores de superfície do piso permitem que o ASIMO detecte objetos e alterações no piso. Sensores ultrassônicos ajudam a orientar o ASIMO detectando objetos ao redor. Os sensores ajudam o ASIMO a resolver discrepâncias entre o mapa interno da área pré-programada em sua memória e o ambiente real.
ASIMO ainda tem um sentido de toque, de certa forma. Os sensores de força nos pulsos do ASIMO permitem que o ASIMO julgue quanta força usar ao pegar uma bandeja, entregando-lhe um arquivo ou apertando sua mão. O ASIMO pode integrar as informações coletadas por suas câmeras e forçar os sensores a se moverem em sincronia com uma pessoa enquanto segura as mãos. Ao empurrar um carrinho, Os sensores de força do ASIMO ajudam o robô a ajustar a quantidade de força necessária para empurrar o carrinho (por exemplo, O ASIMO pode empurrar um carrinho com mais força se os sensores detectarem uma inclinação).
Outra maneira que o ASIMO pode sentir o ambiente é através do uso de cartões de comunicação IC. Os cartões IC usam sinais infravermelhos para receber e transmitir informações. Se você possui um cartão IC com suas informações codificadas nele, O ASIMO pode detectar sua presença mesmo se você não estiver dentro da linha de visão de suas câmeras. Esses cartões aumentam a capacidade do ASIMO de interagir com outras pessoas. Por exemplo, se você fosse visitar o escritório da Honda e recebesse um cartão IC como passe de visitante, O ASIMO pode cumprimentá-lo e direcioná-lo para a sala certa depois de ler eletronicamente as informações codificadas em seu cartão.
Empreste-me seus microfonesExistem três microfones localizados na cabeça do ASIMO. Usando esses microfones, O ASIMO pode receber comandos de voz e detectar a direção do som. O ASIMO pode determinar de onde vem o som e depois virar para essa direção.
ASIMO não é um robô autônomo. Ele não pode entrar em uma sala e tomar decisões por conta própria sobre como navegar. O ASIMO também deve ser programado para fazer um trabalho específico em uma área específica que tenha marcadores que ele entenda, ou tem que ser controlado manualmente por um humano.
ASIMO pode ser controlado por quatro métodos:
Usando a tecnologia sem fio 802.11 e um laptop ou computador desktop, você pode controlar o ASIMO e também ver o que o ASIMO vê pelos olhos da câmera. O ASIMO também pode usar sua conexão de PC para acessar a Internet e recuperar informações para você, como boletins meteorológicos e notícias.
O controlador de joystick sem fio opera os movimentos do ASIMO da mesma forma que você operaria um carro com controle remoto. Você pode fazer o ASIMO avançar, para trás, lateralmente, diagonalmente, vire no lugar, contorne uma esquina ou corra em círculos. Fazer o ASIMO se mover por controle remoto pode não parecer tão avançado, mas o ASIMO tem a capacidade de autoajuste seus passos . Se você seguir em frente, e encontra uma inclinação ou algum tipo de obstáculo, ASIMO ajusta automaticamente seus passos para acomodar o terreno.
ASIMO pode reconhecer e reagir a vários gestos e posturas corporais, permitindo que os usuários comandem ASIMO não verbalmente. Você pode apontar para um ponto específico para o qual deseja que o ASIMO caminhe, por exemplo, e seguirá sua liderança. Se você acenar para ASIMO, ele responderá com uma onda própria. Ele pode até reconhecer quando você deseja apertar sua mão.
ASIMO pode entender e executar de forma simples, comandos verbais pré-programados. O número de comandos que podem ser programados em sua memória é praticamente ilimitado. Você também pode ter sua voz registrada em sua programação, tornando mais fácil para o ASIMO reconhecê-lo.
Além dos comandos de voz para controlar os movimentos do ASIMO, também existem comandos falados aos quais o ASIMO pode responder verbalmente. Esta é a característica que possibilitou ao ASIMO atuar como recepcionista, cumprimentando os visitantes e respondendo a perguntas.
Como a maioria das outras tecnologias no campo da robótica, ASIMO é alimentado por Servo Motors . Esses são motores pequenos, mas poderosos, com um eixo giratório que move membros ou superfícies em um ângulo específico, conforme direcionado por um controlador. Uma vez que o motor tenha girado para o ângulo apropriado, ele desliga até que seja instruído a girar novamente. Por exemplo, um servo pode controlar o ângulo da articulação do braço de um robô, mantendo-o no ângulo certo até que ele precise se mover, e então controlar esse movimento. Servos usam um dispositivo de detecção de posição (também chamado de decodificador digital) para garantir que o eixo do motor esteja na posição correta. Eles geralmente usam energia proporcional à carga mecânica que carregam. Um servo levemente carregado, por exemplo, não usa muita energia.
ASIMO tem 34 servo motores em seu corpo que move seu torso, braços, mãos, pernas, pés, tornozelos e outras partes móveis. O ASIMO gerencia uma série de servo motores para controlar cada tipo de movimento.
ASIMO é alimentado por um recarregável, 51,8 volts bateria de íon de lítio (Li-ION) que dura por uma hora com uma única carga. A bateria é armazenada no ASIMO's mochila e pesa sobre 13 libras . A bateria do ASIMO leva três horas para carregar totalmente, portanto, uma segunda (e terceira) bateria é crucial se você precisa do ASIMO para operar por muito tempo. Os usuários podem carregar a bateria a bordo do ASIMO por meio de uma conexão de energia ou remover a mochila para carregar separadamente.
Competições de Robôs
O Honda Research Institute e o ATR Computational Neuroscience Laboratories firmaram uma parceria em 2006 para desenvolver um meio de controlar o ASIMO por meio do pensamento. Cientistas e engenheiros usaram uma máquina de ressonância magnética para registrar os padrões cerebrais de um sujeito ao fazer uma série de gestos com as mãos (um punho fechado e o sinal de paz "V"). A gravação foi então transmitida para uma mão robótica, que decodificou a informação e duplicou os gestos do sujeito. Como o sistema de ressonância magnética não era invasivo, não houve necessidade de qualquer procedimento cirúrgico.
Honda espera que este seja o primeiro passo no desenvolvimento de um sistema que permitirá que pessoas paralisadas controlem dispositivos como o ASIMO simplesmente pensando sobre ele. Muito mais pesquisas devem ser feitas para permitir que os usuários executem tarefas complexas e desenvolvam uma tarefa menor, dispositivo leve para registrar padrões cerebrais.
Curioso sobre Servos?Confira a introdução aos servomotores do Laboratório de projeto de mecatrônica da Northwestern University.
consulte Mais informação
A Honda começou a desenvolver seu robô auxiliar humanóide em 1986. Os engenheiros da Honda sabiam que o robô precisava ser capaz de navegar facilmente em uma casa ou prédio, e isso significava que a tecnologia de caminhada precisava ser perfeita. Portanto, suas primeiras tentativas foram basicamente caixas com pernas. Uma vez que o mecanismo de caminhada foi desenvolvido principalmente, braços, mãos e, finalmente, uma cabeça foram adicionadas.
A Linha do Tempo ASIMO
foto de cortesia Além do ASIMO, existem alguns outros robôs humanóides bastante sofisticados por aí que parecem fazer muitas das mesmas coisas. A maioria deles são baseados em Escala menor e se destinam mais a entretenimento do que serviço. Agora mesmo, A maior competição do ASIMO em termos de tecnologia parece ser:
Existem também vários robôs diferentes usados em hospitais ao redor do mundo que navegam em corredores e usam elevadores para entregar registros de pacientes, raios X, medicamentos e outras coisas por todo o hospital. Eles viajam sobre rodas e são programados com o layout do hospital ou identificam e seguem marcadores e códigos de barras colocados nas paredes.
Os robôs estão em uso em muitas áreas desde 1960. Com os processadores de computador ficando cada vez mais poderosos e a tecnologia em robótica se expandindo para novas áreas, não demorará muito para que tenhamos uma "Rosie" para cozinhar nossas refeições e limpar nossas casas.
Para obter mais informações sobre ASIMO e outros robôs, bem como os avanços tecnológicos que tornam possíveis os robôs humanóides, confira os links na próxima página.
Um robô sobre a cidadeASIMO encantou o público em eventos de mídia, shows de televisão, e até a Disneylândia. Você pode ter visto ASIMO:
