(1)控制系统:控制系统是实现人形机器人复杂动作和行为的关键。
a)传统控制方法:
零力矩点(ZMP)方法:长生成稳定的步态式,但在行走速度和鲁棒性方面有限制。基于动态模型的方法:提供出色的稳定性和较低的计算复杂度,但通常仅适用于理想的平坦地形。
最新的MPC进展提高了实时适应性和效率。
包括基于人体数据的平衡策略方法、实时反馈方法和虚拟重力补偿(VGC)方法等。
中心模式生成器(CPG):具有广泛的适用性,但参数调整具有挑战性。
这些方法使机器人能够获得复杂的运动技能,适应不确定的环境,并通过学习提高运动能力。
(2)感知与交互:感知和交互能力使人形机器人能够理解和适应复杂环境。
a)视觉系统:
包括单目和立体视觉系统。
立体视觉系统允许机器人测量到目标的距离,实现检测和避障等任务。
b)惯性测量单元(IMU):
通常附着在上身,测量相对于地面的角度和角速度。
IMU数据经过滤波算法处理后用于步态引擎的开发。
c)多传感器融合:
结合视觉、听觉、触觉等多种传感器模态的信息。
通过合理利用多个传感器的优势,机器人可以对观察到的环境进行连贯的解释和描述。
d)人机交互:
强调自然和安全的交互,
研究方向包括多模态信息融合技术、语音语义分析等。
探索集成先进语言模型(如OpenAl的ChatGPT)以增强人机交互能力。
这些关键技术的进步使人形机器人在复杂性、适应性和功能性方面取得了显著提升。然而,每个领域仍然面临着挑战,需要进一步的研究和创新来缩小与人类能力的差距。