乾貨解析:機器人踢足球,勢必要參與比賽中了

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世界盃正激烈著開展著,雖然中國沒能參加大力神杯,世界盃還是很值得我們期待的。現在機器人越來越智能化,說不定以後機器人會替代者我們人類參加比賽!這也不是不可能的,這不,本田就研發出來了一個可以踢足球的機器人,而且可以幫忙幹活的機器人!

下面就是有這麼一款機器人就很適合踢足球,它就是本田機器人:ASIMO。高1.3米,體重48公斤。它的行走速度是0-9km/h。它可以行走自如,進行諸如“8”字形行走、下臺階、彎腰等各項“複雜”動作。此外,ASIMO還可以握手、揮手,甚至可以隨著音樂翩翩起舞。除具備了行走功能與各種人類肢體動作之外,更具備了人工智能,可以預先設定動作,還能依據人類的聲音、手勢等指令,來從事相應動作,此外,他還具備了基本的記憶與辨識能力。

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既然它有那多的功能,那我們就來介紹一下它身上引用那些技術與功能。

1. 視覺識別系統:

ASIMO裝載的大量傳感器,既包括傳統人類的傳感器,也擁有一些超越人類的特殊感應器,能夠迅速地瞭解周圍情況,在複雜的環境下也能快速順暢地移動,能使機器人識別人臉和物體,並追蹤人的移動;其中主要的以下種傳感器:視覺感應器、水平感應器、超音波感應器組成。

視覺感應器:其眼部攝影機通過連續拍攝圖片,再與數據庫內容作比較,以輪廓的特徵識別人類及辨別來者身份;

水平感應器:由紅外線感應器和CCD攝像機構成的sensymg系統共同工作,可避開障礙物。

超音波感應器:以音波測量3m範圍內的物體,即使在毫無燈光的黑暗中行走也完全無礙

地面傳感器:通過地面傳感器獲得的周圍環境信息和預先錄入的地圖信息等,ASIMO能夠在步行的同時修正路線偏差,途中無需停歇地直接移動到目的地。通過地面傳感器和頭部視覺傳感器發現障礙物時,ASIMO可以自身判斷,迂迴選擇其他路線。

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2. 行走與動作系統。

這個是ASIMO最重要的部分。和人類一樣,有髖關節,膝關節和足關節。機器人中的關節一般用“自由度”來表示。一個自由度表示一個運動可以或者向上,或者向下,或者向右,或者向左。ASIMO擁有26個自由度,分散在身體的不同部位。其中脖子有2個自由度,每條手臂有6個自由度,每條腿也有6個自由度。腿上自由度的數量是根據人類行走,上下樓梯所需要的關節數研究出來的。

1)正常行走

為了能使它行走在凹凸不平的路和坡道上,更為了加快行走速度,本田後來又提出了活動步行方式,機器人會不停地改變重心,以應付各種複雜的路面情況SIMO除了能像人類一樣正常的步行之外,它還能對行走過程中遇到的情況進行自我調節。比如:爬樓梯。在有一定斜度的平面上行走,甚至有可能在行走過程中被人推了一下,ASIMO都能快速對這些情況進行及時地處理,並進行相應的姿態調節,以確保能夠正常的行走。並通過地面傳感器獲得的周圍環境信息和預先錄入的地圖信息等,ASIMO能夠在步行的同時修正路線偏差,途中無需停歇地直接移動到目的地。通過地面傳感器和頭部視覺傳感器發現障礙物時,ASIMO可以自身判斷,迂迴選擇其他路線。

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2)上下樓梯與跑步

上下樓梯的動作如果只是靠事先的程序輸入的話絕對不可能實現。即使是輸入了階梯的高度及前後的距離,如果多達29層的話,也會因誤差累積而無法正常走下來。為此,Honda在ASIMO的每隻腳上,都裝了一個6軸力傳感器,用來監測每一步的穩定程度。再結合陀螺儀和加速度傳感器,ASIMO使用了獨特的數學算法來讓他上下樓梯,並能夠上下斜坡而如履平地。Honda的工程通過使其腳內側不緊貼地面、腳趾比臺階邊緣向前探出少許這樣的站立方式來探測出臺階的邊緣。在這一狀態下,如果通過腳底的壓力傳感器進行壓力分佈測量的話,可以預先測出邊緣的位置。下樓梯時的著地點也可以同樣進行預測。雖然操作人員向ASIMO輸入了樓梯大致的高度,但是最終則是通過 ASIMO足底的傳感器來確認樓梯位置的。不只是下樓梯,ASIMO還能夠在斜坡上轉彎。這是由於ASIMO的每一步都要變換姿勢,並改變與ZMP的關係,較下樓梯難度更大。下樓梯與在斜坡轉彎使用了相同的算法,因此不需要改變模式。

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3)與人類握手並幫人類開飲料。

通過頭部視覺傳感器、手腕部位新增加的腕力傳感器等檢測人的動作,可以進行物品交接,或配合人的動作而握手,而且能夠朝著手被牽引的方向邁步等,實現了與人相配合的動作。

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4)踢足球

全新控制技術,讓腿部力量加大,並能自動的變換著位置。

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5)與人共舞

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3. 語言系統

語音識別系統的核心是聲學模型和模式分類。首先通過學習算法,訓練語音聲學模型的特點是通過學習過程來生成聲學模型,為了模仿自然連續的協同發音和識別不同的發音,通常需要使用複雜的聲學模型。聲學模型和語言的發音特點的設計是密切相關的。。大詞彙量語音識別系統,通常採用較小的單元和少量的計算,該模型只有較小的存儲容量,減少訓練數據的數量,但相應的聲音定位和分割問題就顯得更加困難,規則識別模型變得越來越複雜。通常大型模型中識別單元包括協同發音,這有利於提高系統的識別率,但訓練數據也相對增加。必須根據不同語言的特點來識別詞彙,詞彙量大小決定單位大小

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