Honda presenterar tekniken bakom nästa generations ASIMO

2004-12-27
Honda Motor Co., Ltd. presenterar ny teknologi för nästa generation av ASIMO, den humanoida roboten, med sikte på en utvecklad rörlighet. ASIMO får bättre möjligheter att fungera och samverka med människor tack vare snabbare informationsbehandling och smidigare interaktion i verkliga miljöer.

Den nya teknologin omfattar:
1) Teknik för "kroppskontroll" som skapar möjlighet för ASIMO att springa på ett naturligt, människoliknande sätt.
2) Teknik för "självkontrollerad kontinuerlig rörelse" som skapar möjlighet för ett flexibelt vägval till ett mål.
3) Bättre teknik för visuella och kraftavkännande sensorer som skapar möjlighet för ett smidigare umgänge med människor.

1. Teknik för kroppskontroll:
En nyutvecklad, snabb maskinvara i kombination med den nya tekniken för kroppskontroll gör det möjligt för ASIMO att böja och vrida bålen. På så vis kan ASIMO hålla balansen och undvika att fötterna glider och roterar som annars är en naturlig följd av snabba rörelser. ASIMO kan nu springa i en hastighet av 3 km/h. Dessutom har gånghastigheten ökats från tidigare 1,6 km/h till 2,5 km/h.

2. Teknik för självkontrollerad kontinuerlig rörelse:
Nästa generation av ASIMO kan navigera mot sitt mål utan att stanna, genom att jämföra avvikelser mellan lagrad kartinformation och den information som inhämtas om den närliggande miljön via dess golvsensor. Dessutom kan ASIMO nu självständigt byta färdriktning när golvsensorn och de visuella sensorer som sitter i huvudet detekterar ett hinder.

3. Bättre teknik för visuella och kraftavkännande sensorer för ett smidigare umgänge med människor:
Genom att detektera människors rörelser via visuella sensorer i huvudet och kraftavkännande (kinetiska) sensorer som nyligen har lagts till i handlederna kan ASIMO nu röra sig synkroniserat med människor. Roboten klarar att ge och ta emot saker, skaka hand i takt med en persons rörelser och flytta sig framåt eller bakåt när någon drar i respektive skjuter ifrån sig dess hand.

Genom att ständigt förbättra dessa tekniker driver Honda utvecklingen vidare mot en ASIMO i mänsklighetens tjänst.

Tekniska data för den nya modellen:
1. Löphastighet: 3 km/h (tid utan markkontakt: 0,05 sekunder)
2. Normal gånghastighet: nuvarande modellen 1,6 km/h --- nya modellen 2,5 km/h
3. Höjd: 130 cm (nuvarande modellen: 120 cm)
4. Vikt: 54 kg (nuvarande modellen 52 kg)
5. Kontinuerlig funktionstid: 1 timme (nuvarande modellen 30 minuter)
6. Funktionella frihetsgrader: Totalt 34 frihetsgrader (nuvarande modellen: totalt 26)

Höftledsrotation: Ökad gånghastighet åstadkoms genom en förebyggande rotation av höfterna i samband med att armarna svänger. Detta eliminerar den reaktionskraft som genereras när benen svänger framåt vid promenad och löpning.

Handledsböjning: Tack vare två extra axlar i varje handled är rörelserna i handledsområdet betydligt mer flexibla.

Tumled: Tidigare användes en motor till alla fem fingrarna. Med en särskild motor som styr tummen, oberoende av övriga fingrar, kan ASIMO nu hålla före mål av olika former.

Hals: Genom att lägga till ytterligare en axel i halsen kan ASIMO nu röra sig mer uttrycksfullt.

Mer om den nya tekniken för kroppskontroll:
För att kunna förverkliga "löpning" var det två väsentliga hinder som måste övervinnas. För det första behövdes ett väl avvägt språngsteg och en absorption av landningsstöten och för det andra måste den glidning och rotation som följer med snabba rörelser kunna förebyggas.

1) Avvägt språngsteg och absorption av landningsstöten:
För att kunna springa måste roboten kunna upprepa rörelsen att skjuta från i steget, svänga benet framåt och landa under en mycket kort tidscykel, och utan någon fördröjning kunna absorbera den momentana energistöten vid landningen. Med en ny ultrasnabb krets, snabbare och kraftfullare motorer i kombination med en lätt och styv benkonstruktion har Honda kunnat utveckla en oerhört exakt och reaktionssnabb maskinvara med drygt fyra gånger högre prestanda än i föregående modell.

2) Förhindra glidning och rotation:
Trycket mellan fotsulan och golvet är som lägst strax innan foten lämnar golvet och precis efter att den har satts ned. Det är därför som risken är störst för glidning och rotation just då.

Att kunna kontrollera problemet med rotation och glidning visade sig vara den svåraste utmaningen för att uppnå högre löphastigheter. Genom att kombinera sin oberoende utvecklade teori om styrning av tvåbent gång med förebyggande böjningar och vridningar av bålen kunde Honda utveckla en ny reglerteori för att åstadkomma stabil löpning samtidigt som glidningsmomentet eliminerades.

Med hjälp av den nya teknologin kan ASIMO nu uppvisa en mjuk, människoliknande löpning vid en hastighet av 3 km/h. Dessutom har gånghastigheten ökats från tidigare 1,6 km/h till 2,5 km/h.

När en människa springer är stegcykeln mellan 0,2 och 0,4 sekunder beroende på hur fort man springer. Den luftburna fasen, när båda fötterna har lämnat marken, varierar mellan 0,05 och 0,1 sekunder. ASIMOs stegcykel är 0,36 sekunder med en luftburen fas på 0,05 sekunder vilket motsvarar en människa som joggar.