“仿人机器人”可模仿人类动态运动进行工作 ， 无论在应急救援还是日常服务等多领域都有巨大的应用前景和价值 。
在众多机器人种类中 ， 仿人机器人是科学家眼中的“新兴之地” 。 虽然目前气动执行机器人在动态运动方面具有一定优势 ， 但由于对指令响应速度慢等因素 ， 气动仿人机器人很难在任务中 ， 即时地根据目标准确并快速进行运动干涉 。

文章图片
（来源：Pixabay）
近日 ， 东京大学研发了一款新型排球机器人 ， 研发团队将这款仿人机器人命名为Liberobot ， 并根据该机器人开发了一种可立即执行跳跃和打击运动的方法 。 这种方法让Liberobot可以像人类击打排球一样 ， 根据空中飞球的不同角度变化进行即时跳跃从而击中飞球 。
日前 ， 相关研究论文以《气动仿人机器人使用可查找的学习动力学即时生成跳跃和撞击运动》（Immediategenerationofjump-and-hitmotionsbyapneumatichumanoidrobotusingalookuptableoflearneddynamics）为题发表在IEEERoboticsandAutomationLetters上 。
为了实现Liberobot根据不同变化“瞬间”做出反应 ， 即向前跳跃、摆动手臂 ， 并将手伸到可击中飞球的精准位置 ， 研究人员开发了一种可以产生这种运动方法的IMoLo 。
图｜IMoLo流程图（来源：IEEERoboticsandAutomationLetters）
在实验过程中 ， 研究人员从距离机器人5米的位置将球扔出 ， 在大约1秒后球落在机器人面前 。 此时 ， Liberobot会根据动作设置进行跳跃并完成精准击球 。
此外 ， 试验中研究团队通过扔球设备从不同位置向Liberobot扔球20次 ， 结果该款仿人机器人成功击中来自不同方向飞球16次 ， 成功率高达八成 。

文章图片
动图｜Liberobot击球实验（来源：IEEERoboticsandAutomationLetters）
通过模拟试验表明 ， Liberobot通过IMoLo方法进行跳动并击中飞球的运动中 ， 机器手击中飞球的误差明显减少 。 在物体进行即时移动时 ， IMoLo可以帮助气动仿人机器人在“瞬间”执行相关动作 。
仿人机器人的身体动态一般由上下两层系统协同生产 。 研究团队表示 ， 一直以来仿人机器人的动态运动都是他们的研究方向 ， 特别是该领域中机器人的全身协同动态动作 。
机器人全身动态运动需要在“瞬间”与目标产生响应 ， 并做出一套完整的全身动态动作 。 比如当仿人机器人起跳后 ， 不仅要检测运动中飞球的轨迹 ， 还要协调摆臂动作击中飞球 ， 而Liberobot是第一个可以执行此类运动的气动仿人机器人 。

文章图片
图｜Liberobot跳跃、击球动作说明（来源：IEEERoboticsandAutomationLetters）
Liberobot高116.3厘米 ， 宽40厘米 ， 不含电源线、局域网（LAN）等外接设备时重量为14.8斤 。 该机器人有两条手臂和两条腿 ， 其中 ， 两条手臂上各装有30厘米x8厘米 ， 厚0.3厘米的亚克力板用于击球 。
此外 ， Liberobot手臂的肩关节和腿部的髋关节、膝关节和踝关节设有八个关节 。 其中肩关节、髋关节和膝关节的关节活动范围可达0到150° ， 踝关节活动范围可达-45到+45° 。 肩部距臀部的长度为44.6厘米 ， 臀部到膝盖长度29厘米 ， 膝盖到脚踝31厘米 ， 脚掌长度为21.1厘米 。

文章图片
图｜Liberobot气动仿人机器人（来源：IEEERoboticsandAutomationLetters）
【科学家研发排球机器人，可根据不同变化“瞬间”做出跳跃击球反应