三、双脚走路的机器人之父

有很多机器人具有行走装置,能够移动。

机器人移动的方法很多。水中的机器人,可以用推进器使它前进,在墙壁上,机器人可以用吸附式的“脚”向前移动;机器人在地面上,可以用轮子或者再加上履带,使它向前滚动,也可以用双脚、多只脚向前迈进。

用双脚走路,说是容易做是难。

因为要有三个支点才能使物体保持平衡,如果只用两只“脚”去支撑重物,一般是会摔倒的。如果再要求用两条腿交替地抬起来,向前移动,就会出现“动不平衡”,所以更容易摔到。

那么,为什么人只有两只脚,而且可以自由行走呢?这是因为,人在走路中,内耳能够测量出人身体不平衡倾向,把这种信号传送给大脑。大脑产生命令,使腿的肌肉收缩或松弛,移动一条腿,或者由其它肌肉移动平衡中心,使人不会摔倒,又使脚向前迈进。这一系列复杂的生物自身调节过程, 要将它分解给机器人来自我调节完成,可以想像,这是很困难的。

要让机器人“学会”用双腿走路,必须有适当的控制信号和必要的装置, 不断地把它的重心从一条腿上方调整到另一条腿上方,才能保证它不会摔倒并迈步前进。这是很复杂的过程,相对于用轮子移动来说,真是要复杂得多了。

日本早稻田大学加藤一郎教授的研究室,1969 年首先研究出世界上第一个用双脚走路的机器人。

1981 年初,东京再次传出了震动世界的消息:日本早稻大学加藤一郎教授研制的新型机器人,它两条腿走路,动作很灵活,与人相似,它能不断地移动重心,以保证走路不摔倒。这种机器人可以每 9 秒钟走出一步,它在当时是十分了不起的。这种步行机器人所以能有这样水平,是因为它具有很灵活的腿,并且具有许多传感器,最主要的是它有先进的电脑。由电脑发出控制指令,一条腿抬起来,同时要控制重心移动,使重心移到站在地面的腿上, 并且保证在抬起一条腿向前移动时,重心一直“动态地”处在另一条腿上。这台机器人是采用“动态平衡”控制方法,就是保证在移动中,考虑各种力的因素,考虑运动中动力对平衡的影响,以进行综合控制,实现边运动,边调节重心,边测量各状态和各种信息,边计算,以修正控制信号,实现既不摔倒,又向前迈进。腿迈多远,步子走多快,腿抬多高,还有什么时候着地, 什么时候换成另一条腿前进等都是由电脑计算的。

这台机器人轰动了全世界,它是步行机器人最先进的代表。加藤一郎为双腿走路机器人的诞生、发展作出了不可磨灭的贡献,所以世人称他为双腿走路机器人之父。

加藤一郎还被誉为日本机器人之父。