ASIMO 작동 방식

로봇이 저녁 식사를 요리하고, 숙제를 하고, 집을 청소하거나, 식료품을 가져오길 원하십니까? 로봇은 이미 우리 인간이 하고 싶지 않거나 할 수 없거나 단순히 할 수 없는 많은 일을 하고 있습니다. 전 세계의 공장에서 육체가 없는 로봇 팔이 자동차를 조립하고 사탕을 상자에 섬세하게 넣고 온갖 지루한 일을 합니다. 바닥 을 청소 하거나 잔디를 깎는 것이 유일한 임무인 소수의 로봇도 시장에 나와 있습니다 .

로봇 이미지 갤러리 

우리 중 많은 사람들이 TV와 영화에서 로봇을 보면서 자랐습니다 . Jetsons의 로봇 가사도우미인 Rosie 가 있었습니다 . Data , "Star Trek: The Next Generation"의 Android 승무원; 그리고 물론 "스타워즈"의 C3PO . 오늘날 만들어지고 있는 로봇은 데이터나 C3PO의 영역에 속하지 않지만 기술에서 몇 가지 놀라운 발전이 있었습니다. 혼다 엔지니어들은 20년 넘게 ASIMO 로봇을 만들기 위해 바빴 습니다 . 이 기사에서는 ASIMO가 현재까지 가장 발전된 휴머노이드 로봇인 이유를 알아보겠습니다.

Honda Motor Company는 Advanced Step in Innovative Mobility 의 약자 이자 세계에서 가장 진보된 휴머노이드 로봇인 ASIMO를 개발했습니다 . ASIMO 웹 사이트에 따르면, ASIMO는 할 수있는 세계 최초의 인간형 로봇 독립적으로 걸어 와 계단을 올라가 .

우리처럼, 그것은 또한 수 걷는 ASIMO의 능력뿐만 아니라 미리 프로그램 몸짓과 음성 명령을 이해하고 , 목소리와 얼굴 인식 및 IC 통신 카드와 인터페이스를 . ASIMO는 팔과 손이 있어 전등 스위치 켜기, 문 열기, 물건 옮기기, 카트 밀기 등의 일을 할 수 있습니다.

오히려 다른 장난감이 될 것 로봇을 구축하는 것보다, 혼다는 것 로봇 만들고 싶었 도우미 집 주위 도움으로 로봇, 도움 노인, 또는 휠체어 나 침대에 국한 도움말 사람 - 사람들을. ASIMO는 4피트 3인치(1.3미터) 높이로, 의자에 앉은 사람과 눈을 마주보기에 딱 좋은 높이입니다. 이를 통해 ASIMO는 너무 크고 위협적이지 않으면서 원래의 작업을 수행할 수 있습니다. 종종 " 우주복을 입은 아이"처럼 보이는 ASIMO의 친근한 외모와 위협적이지 않은 크기는 Honda가 그것을 만들 때 염두에 두었던 목적에 잘 맞습니다.

ASIMO는 또한 위험한 지역으로 이동하거나 폭탄을 해제하거나 화재 진압과 같이 인간 이 하기에는 너무 위험한 작업을 수행할 수 있습니다 .

너무 조심할 수 없다

ASIMO의 걸음걸이는 매우 인간과 유사하기 때문에 Honda 엔지니어들은 인간과 매우 유사한 기계를 만드는 것이 괜찮은지 확인하기 위해 바티칸을 방문해야 한다고 느꼈습니다. (바티칸은 괜찮다고 생각했다.)

내용물

1. ASIMO의 모션: 인간처럼 걷기
2. ASIMO의 모션: 부드러운 움직임
3. ASIMO의 감각
4. ASIMO 제어 및 전원 공급
5. ASIMO의 인생 이야기
6. ASIMO의 동료

혼다 연구원 들은 생리학과 특히 관절에서 일어나는 생리학을 더 잘 이해하기 위해 곤충, 포유류의 다리, 의족을 가진 등산가 의 동작을 연구하는 것으로 시작했습니다 . 예를 들어 균형을 잡기 위해 몸, 특히 팔을 사용하여 체중 을 이동 한다는 사실은 ASIMO의 보행 메커니즘을 올바르게 만드는 데 매우 중요했습니다. 균형을 유지하는 데 도움 이 되는 발가락 이 있다는 사실 도 고려되었습니다. ASIMO는 실제로 걸을 때 발가락이 하는 역할과 유사한 역할을 하는 부드러운 돌출부가 발에 있습니다. 이 부드러운 소재는 또한 우리가 걸을 때 연조직이 하는 것처럼 관절에 가해지는 충격 을 흡수 합니다.

ASIMO에는 고관절, 무릎 및 발 관절이 있습니다. 로봇에는 연구자들이 " 자유도 "라고 부르는 관절이 있습니다. 단일 자유도는 좌우 또는 위아래로 움직일 수 있습니다. ASIMO는 자유롭게 움직일 수 있도록 신체의 여러 지점에 34개의 자유도가 있습니다. ASIMO의 목에는 3개의 자유도가 있으며 각 팔에는 7개, 각 다리에는 6개가 있습니다. ASIMO의 다리에 필요한 자유도는 평지 걷기, 계단 오르기, 달리기 시 인간의 관절 움직임을 측정하여 결정하였다.

ASIMO는 또한 본체에 속도 센서 와 자이로스코프 센서가 장착되어 있습니다. 그들은 다음과 같은 작업을 수행합니다.

이 센서 는 균형과 방향을 유지하는 방식으로 내 이와 유사하게 작동 합니다.

ASIMO는 또한 발에 바닥 표면 센서 가 있고 중간 부분에 6개의 초음파 센서 가 있습니다. 이 센서는 ASIMO 주변의 물체를 감지하고 수집된 정보를 ASIMO의 메모리에 저장된 영역의 지도와 비교함으로써 환경과 상호작용하는 ASIMO의 능력을 향상시킵니다.

근육 과 피부가 근력, 압력 및 관절 각도를 감지 하는 역할을 수행하기 위해 ASIMO에는 관절 각도 센서 와 6축 힘 센서가 있습니다.

로봇 공학에 대해 많이 알지 못한다면 ASIMO가 우리처럼 걷는다는 놀라운 이정표를 완전히 이해하지 못할 수도 있습니다. ASIMO의 가장 중요한 부분은 선회 능력 입니다. 멈추고 뒤섞고 멈추고 뒤섞고 멈추고 뒤섞어 새로운 방향으로 나아가는 것이 아니라 ASIMO는 사람처럼 몸을 기울이고 부드럽게 회전합니다. ASIMO는 또한 비틀거리거나, 밀리거나, 정상적인 보행을 변화시키는 무언가를 만나면 걸음을 스스로 조정할 수 있습니다.

이를 달성하기 위해 ASIMO의 엔지니어들은 걸을 때 생성 되는 관성력 으로 작업하는 방법을 찾아야 했습니다 . 예를 들어, 지구의 중력은 걷는 속도와 마찬가지로 힘을 생성합니다. 이 두 힘을 "총 관성력"이라고 합니다. 또한 발이 지면과 연결될 때 발생하는 힘을 "지면 반력"이라고 합니다. 이러한 힘은 균형을 이루어야 하며, 이를 가능하게 하려면 자세가 작동해야 합니다. 이것을 " 제로 모멘트 포인트 "(ZMP)라고 합니다.

ASIMO의 자세를 제어하기 위해 엔지니어는 세 가지 제어 영역에서 작업했습니다.

이것은 ASIMO의 직업처럼 보입니다!

ASIMO가 황금 시간대를 맞이할 준비가 되지 않았지만(Honda가 바라는 대로 완전히 작동하려면 개선이 필요함), Honda는 ASIMO를 사이타마 현 와코에 있는 사무실에서 접수원으로 일하게 했습니다. 도쿄 북쪽. ASIMO는 손님을 맞이하고 시설을 안내하며 시간을 보냅니다.

이러한 임무를 수행하기 위해 ASIMO는 건물의 레이아웃과 방문객을 맞이하고 질문에 답하는 적절한 방법을 알 수 있도록 특별히 프로그래밍되어야 합니다.

ASIMO 로봇 군대에 대한 생각이 당신에게 heebie jeebies를 제공한다면, 당신은 긴장을 풀 수 있습니다. Honda는 ASIMO가 군사용으로 사용되지 않을 것이라고 말합니다.

ASIMO는 떨어지는 움직임을 감지하고 빠르게 반응할 수 있습니다. 그러나 ASIMO의 엔지니어들은 더 많은 것을 원했습니다. 그들은 로봇이 부드러운 보행을 할 뿐만 아니라 다른 로봇이 할 수 없는 일, 즉 멈추지 않고 회전하기를 원했습니다 .

모퉁이를 돌 때 우리는 회전 방향으로 무게 중심을 옮깁니다. ASIMO는 혼다의 Intelligent Real-Time Flexible Walking Technology 또는 I-Walk 라고도 하는 " 예측 움직임 제어 "라는 기술을 사용하여 동일한 작업을 수행합니다. ASIMO는 무게 중심을 회전 안쪽으로 얼마나 이동해야 하고 그 이동이 유지되어야 하는 시간을 예측합니다. 이 기술은 실시간으로 작동하기 때문에 ASIMO는 다른 로봇이 해야 하는 단계 사이에서 멈추지 않고 이를 수행할 수 있습니다.

기본적으로 ASIMO는 모든 단계에서 관성을 결정하고 부드럽게 걷고 회전하기 위해 다음 단계를 위해 무게를 이동해야 하는 방법을 예측해야 합니다. 올바른 위치를 유지하기 위해 다음 요소를 조정합니다.

사람과 같은 보행을 재현하는 것은 놀라운 성과이지만 ASIMO는 이제 최대 시속 3.7마일(시속 6km)의 속도로 달릴 수 있습니다. 진정한 달리기 로봇의 자격을 갖추려면 ASIMO는 각 단계에서 순간적으로 두 발이 땅에서 떨어져 있어야 합니다. ASIMO는 달리는 동안 각 단계에서 0.08초 동안 공중에 떠 있을 수 있습니다.

Honda 엔지니어는 ASIMO에 실행 기능을 부여하는 동안 완전히 새로운 문제에 직면했습니다. 그들은 로봇이 공중에 떠 있는 동안 자세를 조정할 수 있도록 ASIMO의 몸통에 구부림과 비틀림을 돕도록 자유도를 주었습니다. 이 능력이 없으면 ASIMO는 공중에 떠 있는 동안 통제력을 잃고 공중에서 회전하거나 착륙할 때 넘어질 수 있습니다.

달리는 동안 부드럽게 회전하기 위해 엔지니어들은 균형을 유지하고 원심력을 상쇄하기 위해 회전 내부에서 무게 중심을 기울이는 ASIMO의 능력을 향상시켰습니다. ASIMO는 당신이 스키나 스케이트를 탈 때와 마찬가지로 회전을 예상하고 회전을 시작하기 전에 회전에 기대기 시작할 수도 있습니다.

다음 섹션에서는 ASIMO가 이미지를 인식하고 환경을 감지하는 방법을 살펴보겠습니다.

로봇 공학에서 시각은 프로그래밍된 템플릿을 기반으로 해석되는 캡처된 이미지입니다 . 로봇 팔이 자동차를 만들거나 로봇이 반도체 칩 의 미세한 연결을 검사하는 제조 환경에서는 통제된 환경을 다루고 있습니다. 조명은 항상 같고, 각도는 항상 같고, 보고 이해할 수 있는 것은 제한되어 있습니다. 그러나 실제(그리고 구조화되지 않은) 세계에서는 보고 이해해야 할 것들이 크게 늘어납니다.

작업을 수행하는 동안 집, 건물 또는 실외를 탐색해야 하는 휴머노이드 로봇은 "보는" 많은 물체를 이해할 수 있어야 합니다. 그림자, 이상한 각도 및 움직임을 이해할 수 있어야 합니다. 예를 들어, 미지의 영역으로 스스로 걸어가려면 로봇이 실시간으로 물체를 감지하고 인식하고 색상, 모양 및 가장자리와 같은 특징을 선택하여 자신이 알고 있는 물체 또는 환경의 데이터베이스와 비교해야 합니다. 로봇의 "메모리"에는 수천 개의 개체가 있을 수 있습니다.

ASIMO의 비전 시스템은 머리에 위치한 두 개의 기본 눈용 비디오 카메라 로 구성됩니다 . ASIMO는 물체의 방향과 조명이 메모리 데이터베이스의 것과 동일하지 않더라도 물체를 보고, 인식하고, 충돌을 피할 수 있도록 하는 입체 비전 과 독점 비전 알고리즘 을 사용합니다. 이 카메라는 여러 물체를 감지하고, 거리를 결정하고, 움직임을 인식하고, 프로그래밍된 얼굴을 인식하고, 손의 움직임도 해석할 수 있습니다. 예를 들어 "정지" 위치에서 ASIMO에 손을 대면 ASIMO가 멈춥니다. 얼굴 인식 기능은 "익숙한"사람들이 인사를 ASIMO 수 있습니다.

ASIMO는 머리에 있는 카메라로 캡처한 이미지를 해석하여 움직이는 물체를 인식할 수 있습니다. 움직이는 물체의 거리와 방향을 평가할 수 있어 ASIMO가 사람을 따르거나 움직이는 물체가 경로를 건너도록 하기 위해 자체 진행을 멈추거나 접근할 때 인사를 할 수 있습니다.

카메라는 또한 ASIMO가 보는 것을 ASIMO의 컨트롤러에 전달합니다. 그렇게 하면 PC 에서 ASIMO를 제어하는 ​​경우 ASIMO가 보는 것을 볼 수 있습니다.

ASIMO에는 머리에 있는 카메라 외에도 환경을 통과하고 사물 및 사람과 상호 작용하는 데 도움이 되는 여러 센서가 있습니다. 바닥 표면 센서를 통해 ASIMO는 바닥의 물체와 변화를 감지할 수 있습니다. 초음파 센서는 주변 물체를 감지하여 ASIMO의 방향을 지정하는 데 도움이 됩니다. 센서는 ASIMO가 메모리에 미리 프로그래밍된 영역의 내부 지도와 실제 환경 간의 불일치를 해결하는 데 도움이 됩니다.

ASIMO는 어떤 면에서는 촉각도 가지고 있습니다. ASIMO의 손목에 있는 힘 센서를 통해 ASIMO는 트레이를 집거나, 파일을 건네주거나, 악수할 때 얼마나 많은 힘을 사용해야 하는지 판단할 수 있습니다. ASIMO는 카메라에서 수집한 정보를 통합하고 손을 잡고 있는 동안 사람과 동기화하여 움직이는 센서를 강제할 수 있습니다. 카트를 밀 때 ASIMO의 힘 센서는 로봇이 카트를 미는 데 필요한 힘의 양을 조정하는 데 도움이 됩니다(예: 센서가 경사를 감지하면 ASIMO는 더 많은 힘으로 카트를 밀 수 있음).

ASIMO가 환경을 감지할 수 있는 또 다른 방법은 IC 통신 카드를 사용하는 것입니다. IC 카드는 적외선 신호를 사용하여 정보를 수신 및 전송합니다. 정보가 인코딩된 IC 카드를 들고 있으면 ASIMO는 카메라의 시야 내에 있지 않아도 사용자의 존재를 감지할 수 있습니다. 이 카드는 ASIMO가 다른 사람과 상호 작용하는 능력을 향상시킵니다. 예를 들어 Honda 사무실을 방문하여 IC 카드를 방문자 출입증으로 받으면 ASIMO는 카드에 인코딩된 정보를 전자적으로 읽은 후 인사하고 올바른 방으로 안내할 수 있습니다.

마이크를 빌려주세요

ASIMO의 머리 에는 3개의 마이크가 있습니다. 이 마이크를 사용하여 ASIMO는 음성 명령을 수신하고 소리의 방향을 감지할 수 있습니다. ASIMO는 소리가 나는 위치를 파악하고 그 방향을 향하도록 회전합니다.

ASIMO는 자율 로봇이 아닙니다. 방에 들어갈 수 없고 탐색 방법에 대해 스스로 결정할 수 없습니다. ASIMO는 이해할 수 있는 마커가 있는 특정 영역에서 특정 작업을 수행하도록 프로그래밍하거나 사람이 수동으로 제어해야 합니다.

ASIMO는 네 가지 방법으로 제어할 수 있습니다.

802.11 무선 기술 과 랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터를 사용하여 ASIMO를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 ASIMO가 카메라 눈을 통해 보는 것을 볼 수 있습니다. ASIMO는 또한 PC 연결을 사용하여 인터넷에 액세스하고 일기 예보 및 뉴스와 같은 정보를 검색할 수 있습니다.

무선 조이스틱 컨트롤러는 원격 제어 자동차를 조작하는 것과 같은 방식으로 ASIMO의 움직임을 조작합니다 . ASIMO가 앞으로, 뒤로, 옆으로, 대각선으로 이동하거나 제자리에서 회전하거나 모퉁이를 돌거나 원을 그리며 달리게 할 수 있습니다. 원격 제어로 ASIMO를 움직이게 하는 것은 그다지 발전된 것처럼 보이지 않을 수 있지만 ASIMO는 단계 를 자체적으로 조정할 수 있는 기능이 있습니다 . 앞으로 걷게 하고 경사면이나 일종의 장애물을 만나면 ASIMO는 지형에 맞게 단계를 자동으로 조정합니다.

ASIMO는 여러 제스처와 신체 자세를 인식하고 반응할 수 있으므로 사용자가 ASIMO를 비언어적으로 명령할 수 있습니다. 예를 들어 ASIMO가 걸어갈 특정 지점을 가리키면 사용자의 리드를 따릅니다. ASIMO에 손을 흔들면 자체 웨이브로 응답합니다. 악수를 원할 때도 인식할 수 있습니다.

ASIMO는 사전 프로그래밍된 간단한 구두 명령을 이해하고 실행할 수 있습니다. 메모리에 프로그래밍할 수 있는 명령의 수는 사실상 무제한입니다. 또한 ASIMO가 사용자를 더 쉽게 인식할 수 있도록 프로그래밍에 음성을 등록할 수 있습니다.

ASIMO의 움직임을 제어하기 위한 음성 명령 외에도 ASIMO가 구두로 응답할 수 있는 음성 명령도 있습니다. 이것이 ASIMO가 접수원으로 일하면서 방문객을 맞이하고 질문에 답하는 것을 가능하게 한 기능입니다.

로봇 공학 분야의 다른 대부분의 기술과 마찬가지로 ASIMO는 서보 모터 로 구동됩니다 . 컨트롤러의 지시에 따라 팔다리나 표면을 특정 각도로 움직이는 회전축 이 있는 작지만 강력한 모터 입니다. 모터가 적절한 각도로 회전하면 다시 회전하라는 지시가 있을 때까지 모터가 꺼집니다. 예를 들어, 서보는 로봇의 팔 관절의 각도를 제어하여 움직일 필요가 있을 때까지 직각을 유지한 다음 그 움직임을 제어할 수 있습니다. 서보는 위치 감지 장치 (디지털 디코더라고도 함)를 사용하여 모터 샤프트가 올바른 위치에 있는지 확인합니다. 그들은 일반적으로 운반하는 기계적 부하에 비례하여 전력을 사용합니다. 예를 들어, 부하가 적은 서보는 많은 에너지를 사용하지 않습니다.

ASIMO는 몸통, 팔, 손, 다리, 발, 발목 및 기타 움직이는 부분을 움직이는 34개의 서보 모터 가 본체에 있습니다. ASIMO는 일련의 서보 모터를 관리하여 각 종류의 움직임을 제어합니다.

ASIMO는 한 번 충전으로 1시간 동안 지속 되는 충전식 51.8볼트 리튬 이온(Li-ION) 배터리 로 구동됩니다 . 배터리는 ASIMO의 배낭에 보관되며 무게는 약 13파운드 입니다. ASIMO의 배터리는 완전히 충전하는 데 3시간 이 걸리므로 ASIMO를 매우 오랫동안 작동해야 하는 경우 두 번째(및 세 번째) 배터리가 중요합니다. 사용자는 전원 연결을 통해 ASIMO에 탑재된 배터리를 충전하거나 배낭을 분리하여 별도로 충전할 수 있습니다.

로봇 대회

• RoboCup 로봇 축구 월드컵
• 국제로보축구협회연맹
• 기계 전쟁
• 첫 번째
• AUVSI 대회
• 메이트 ROV 대회

내 마음을 읽을 수 있니?

Honda 연구소와 ATR 전산 신경 과학 연구소는 2006년에 생각을 통해 ASIMO를 제어하는 ​​수단을 개발하기 위해 협력했습니다. 과학자들과 엔지니어들은 일련의 손짓(주먹을 감은 주먹과 "V" 평화 표시)을 할 때 피험자의 뇌 패턴을 기록 하기 위해 MRI 기계 를 사용했습니다 . 그런 다음 녹음 내용이 로봇 손으로 전송되어 정보를 해독하고 대상의 제스처를 복제했습니다. MRI 시스템은 비침습적이기 때문에 수술 절차가 필요하지 않았습니다.

Honda는 이것이 마비된 사람들이 ASIMO와 같은 장치를 생각하는 것만으로 제어할 수 있는 시스템 개발의 첫 번째 단계가 되기를 바랍니다. 사용자가 복잡한 작업을 수행하고 뇌 패턴을 기록하는 더 작고 가벼운 장치를 개발할 수 있도록 하려면 훨씬 더 많은 연구가 수행되어야 합니다.

서보가 궁금하세요?

Northwestern University 메카트로닉스 설계 연구소의 서보 모터 소개 를 확인하십시오 .

Honda는 1986년에 휴머노이드 도우미 로봇의 개발을 시작했습니다. Honda 엔지니어는 로봇이 집이나 건물 주위를 쉽게 탐색할 수 있어야 한다는 것을 알고 있었고 이는 보행 기술이 완벽해야 한다는 것을 의미했습니다. 따라서 그들의 첫 번째 시도는 기본적으로 다리가 있는 상자였습니다. 보행 메커니즘이 대부분 개발되면 팔, 손, 마지막으로 머리가 추가되었습니다.

ASIMO 타임라인

ASIMO 외에도 많은 일을 하는 것처럼 보이는 꽤 정교한 휴머노이드 로봇이 있습니다. 대부분은 훨씬 더 작은 규모 로 제작되었으며 서비스보다는 엔터테인먼트를 위한 것입니다. 현재 ASIMO의 기술 측면에서 가장 큰 경쟁은 다음과 같습니다.

또한 복도를 탐색하고 엘리베이터 를 타고 환자 기록, 엑스레이 , 의약품 및 기타 물건 을 병원 전역에 전달하는 전 세계 병원에서 사용되는 여러 로봇이 있습니다 . 바퀴를 타고 이동하며 병원 레이아웃으로 프로그래밍되거나 벽에 부착된 마커와 바코드를 식별하고 따릅니다.

로봇은 1960년대부터 많은 분야에서 사용되었습니다. 컴퓨터 프로세서가 점점 더 강력해지고 로봇 기술이 새로운 영역으로 확장됨에 따라 음식을 요리하고 집을 청소할 "Rosie"가 머지 않아 있을 것입니다.

ASIMO 및 기타 로봇과 인간형 로봇을 가능하게 하는 기술 발전에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

도시에 관한 로봇

ASIMO는 미디어 이벤트, TV 쇼, 심지어 디즈니랜드에서 청중을 매료시켰습니다. ASIMO를 본 적이 있을 것입니다.

• 2002년 뉴욕 증권 거래소 에서 오프닝 벨을 누르십시오.
• 2004년 로봇 명예의 전당 헌액
• "로봇: 무비" 시사회에서 레드카펫을 걸어보세요.
• "업데이트 2056: 50년 후의 세계"에서 조연으로 출연
• "The Ellen DeGeneres Show"에서 Ellen과 함께 춤을 춥니다.
• 디즈니랜드의 "Say Hello to ASIMO" 어트랙션에서 군중을 즐겁게 하고 교육하세요.
• Eric Cartman이 "Awesome-O"로 변장했을 때 "South Park"에서 스푸핑을 당하세요.

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