探秘日本的机器人技术有哪些_探秘日本的机器人技术

最近，波士顿动力公司发布了一段文章，展示了阿特拉斯的另一种不可思议的能力。文章中，机器人跳过障碍物，甚至跳得更高扑向迎面而来的箱子，就像《马里奥》和《酷跑》的传说一样。

虽然波士顿动力在《大狗》和《阿特拉斯》中都刷新了人们对机器人技术的认识，但是说到机器人技术，就不能不提到我们的老邻居——日本。

日本在机器人领域领先，但与西方不同，日本非常重视机器人的外形。机器人应该拟人化，人形化，而不是擎天柱和钢铁侠。日本的机器人不是面向军事领域，而是面向服务业。

1969年，日本早稻田大学加藤一郎的实验室研制出第一台用双脚行走的机器人。加藤一郎长期致力于人形机器人的研究，被誉为“人形机器人之父”。此后，日本专家一直致力于开发人形机器人和娱乐机器人。后来又诞生了本田的Asimo、索尼的Qrio等一批机器人。

今天我们就来盘点一下日本研发的一些机器人。

阿西莫，一个会倒茶，会说外语的机器人。

日本本田集团推出的新一代服务机器人Asimo不仅能端茶倒水，还会说日语和英语。是酒吧、咖啡店的好帮手。

本田集团于1986年开始研发服务机器人Asimo。新一代服务机器人Asimo身高4.3英尺(1.3米)，奔跑速度为5.6英里(约9公里)。51.8伏锂电池一次可以工作40小时左右。不仅能端茶倒水，还会说日语和英语。

阿西莫在智力和动作上有所提升，是世界上最先进的人形机器人。Asmo不仅可以自由行走，上下楼梯，甚至可以跳跃。此外，Asmo头部内置的两个摄像头可以帮助他捕捉视觉信息，因此它可以检测附近的移动物体，并判断距离和方向。一旦检测到行人，它会选择另一种方式避开，但即使轻微触碰也能保持平衡。

Emiew，一个可以和人类正常交流的机器人。

Emiew是一个红色头发的白色人形机器人，体重14公斤，身高约80米。Emiew是“作为workmate的优秀移动和交互存在”的缩写，意思是“像同事一样优秀的移动和交互实体”。日立一直希望Emiew能成为医院、办公室等公共场所的指南。

EMIEW头部内置传感器和14个麦克风，可以检测和绕过障碍物，并对简单的语音命令做出反应。通过最新的升级，EMIEW可以记住关键词，即使提问者使用不同的短语，它仍然可以回答问题。例如，你可以问：“池塘有多深？”或者“池塘的深度是多少？”EMIEW可以回答同样的答案。使用眼睛中的两个摄像头，EMIEW还可以捕捉人类的面部动作，并确认提问者是否理解他的回答。比如当你听到答案时，如果你挥挥手，EMIEW就会提供其他信息。

多功能步行机器人Qrio

Qrio是日本公司索尼开发的机器人。它的名字来源于“求知欲”，是一款集科技和娱乐于一体的梦想机器人。

Qrio身高58 cm，体重7 kg。多达38个可旋转关节，不仅能跳舞、唱歌、踢足球，还能实时调整姿态，适应各种环境。通过记录声音和面部特征，它具有识别的功能，可以与人实时交互。

史上最可爱女孩的机器人Geminoid F

Geminoid F(F代表女性)是由日本机器人专家石黑浩制造的女性机器人。2010年出生。Geminoid基于20多岁的日俄混血女性，可以做出65种不同的面部表情，比如眨眼、微笑和皱眉。皮肤采用柔软的硅胶，肤色非常逼真，听起来、说话、唱歌都像真人。从远处看，它几乎和真正的美女一样。

此前在日本上映的一部剧《樱花恋》中，Geminoid F首次亮相，与人类女演员一起展示演技。Geminoid F的声音和姿态都是由一个女演员在后台隔音室打理的。一个摄像头负责检测她的头部和身体动作，然后机器人“复制”它们。然而，饰演反面角色的美国女演员布莱叶朗(Braille Lang)表示，Geminoid F只是一个机器人，缺乏人所具有的特征，这让她在舞台上感到“孤独”。

Pepper，一个可以识别面部表情并与人类交流的机器人。

Pepper是由法国机器人公司阿鲁迪巴机器人公司开发的，该公司此前生产过可编程商业机器人Nao。Pepper高1米左右，外观白色，造型可爱。它能用表情、动作和语言与人类交流。目前已经使用了4500个日语单词。最值得注意的是，Pepper在交流时可以改变语气。

能够识别人类的声音和表情可以帮助机器人更快的被人类社会接受，所以声音和表情识别对于机器人的发展非常重要。在过去，机器在识别人类表情方面并不理想。软银这次在店里推出的Pepper，可以识别表情，用表情、动作、声音与人类进行交流和反馈，可以说是一大看点。不过Pepper会在店里做什么工作，具体怎么做，还没有公布。

手术辅助机器人

奥林巴斯利用机器人技术开发了“消化器官内镜治疗辅助系统”和“电动多自由度腹腔镜”两种手术辅助设备，两者都被定位为“微创治疗普及和发展不可或缺的技术”。

用于消化器官的内窥镜治疗辅助系统，可在控制台上远程操作。适用于将内镜从肛门插入消化道，切除消化道内癌等病变组织的手术。与开放手术相比，可以实现微创治疗。该系统将两种多关节治疗工具(持物钳和高频电刀)与内窥镜结合在一起，并将它们一起插入消化道。外科医生可以通过查看监视器屏幕在控制台上远程操作处置工具，并自由操纵三个关节。

奥林巴斯的消化器官内镜治疗辅助系统——电动多自由度腹腔镜，适用于创伤比开放手术小的“腹腔镜手术”。这种手术是在体表几个地方开切口，从这些地方插入内窥镜(腹腔镜)和处置工具，切除胃、大肠或肝脏的肿瘤。奥林巴斯的作用在于，它总能在不离开医生视野的情况下，在手术过程中捕捉到外科医生想要看到的部分。内窥镜采用支持3D的产品。腹腔镜手术一般是其他医生和腹腔镜一起操作，所以医生一定要默契配合。这种腹腔镜使用机器人技术来帮助医生进行合作。

行走康复辅助机器人

丰田推出机器人“行走练习助手”和“平衡练习助手”，为行走等康复训练提供帮助。以及帮助主人完成家庭生活中捡起掉落物品等琐事的“生活辅助机器人”。

“行走练习助手”是一种可以让因下肢瘫痪而无法自由行走的人练习行走的辅助机器人。戴在病腿上，可以辅助向前移动腿和拉伸膝盖支撑重量的动作。它具有抬起腿部磨损部分的机构，可以减轻练习者所承受的机器人重量负荷，根据练习者的恢复程度改变机器人提供的辅助，监测关节角度等行走数据，并以视听的方式实时告知练习者行走状态。

开源电动假肢“朴树”

日本exiii公司推出了一款性能惊人的3D打印仿生肌电假肢HACKberry，可以用智能手机控制。借助智能手机的计算能力，用户可以根据自己的需求进行个性化定制。

这种假体最大的特点是3D数据和电路板数据都是开源的，可以从世界任何地方下载使用，使用3D打印机制作。该能源系统与市场上的普通数码相机电池兼容，不仅保证了足够的电池寿命，还减少了差异

得益于3D打印技术，朴树的手指可以根据不同的物体做出“拿起”和“抓住”的不同动作。比如球可以接住，但是勺子或者叉子只需要拿起来就可以了。朴树的手指凑在一起捏的时候，两根手指之间几乎没有缝隙，保证了它甚至可以轻松捏出一张纸。

新一代的私人交通工具

WHILL是由索尼、丰田等日本知名公司的一小批工程师发明的。它与传统的轮椅有很大不同，外形小巧，宽度只有60厘米，长度约80厘米，转弯半径70厘米，像一个亲切友好的玩具。它的两个前轮由24个独立的小轮组成，保证了Whill的前轮可以横向移动，大大减小了转弯半径。

通过四轮驱动，WHILL提高了通过砂石路等恶劣路况的能力，还可以将活动范围扩大到现有电动轮椅车难以通过的地方；你可以轻松跨越高达7.5cm的台阶；而且转弯灵活，在狭小的房间里移动也很流畅。每次在街上开车时，他都积累这条路线是否好的数据。随着数据的积累，轮椅的路线可以呈现在地图上。充满电5小时，续航24公里，价格5万左右。

WHILL控制也非常简单，符合人体工程学的控制器可以方便用户前进、后退和转弯。你也可以使用鼠标或操纵杆来控制它，并通过iPhone的应用程序远程操作它，从很远的地方调用WHILL。最大速度和加速度也可以通过应用程序进行调整。为了增强安全性能，WHILL的背部设计有尾灯。考虑到日常出行方便，一些固定的背包和水壶都有各种挂钩。

LIGHTBOT，一种可以避开障碍物的盲人引导机器人

日本精工(NSK)公司开发了一种可以避开障碍物的向导机器人“LIGHBOT”，可以帮助视力障碍者在医院和商业设施的室内移动。只要用户拿着机器人的手柄行走，机器人就会自动识别周围的墙壁和障碍物，避开这些障碍物，走到用户想去的地方。也可以说，这是一款配备了自走功能的智能步行助力车。

LIGHBOT手柄内置NSK自主研发的4轴光学力传感器。只要把手朝用户想去的方向转动，LIGHBOT就会朝那个方向行进。机身下部装有识别周围墙壁的激光测距传感器和探测与用户视线高度相同的障碍物的距离图像传感器。当LIGHBOT即将撞到墙壁和障碍物时，它会自动修正移动方向。机身下部正面装有红外距离传感器，可以检测并避免前进方向出现台阶等较大落差。

LIGTHBOT采用了运动捕捉装置的距离图像传感器和激光测距传感器，并配有一个前轮和两个后轮，左右后轮为独立驱动轮。机身尺寸为450mm长 360mm宽高1050mm，重15kg。它还配备了导航功能。你可以根据输入的地图和运动信息推断你的位置。使用导航按钮从首先输入的地点中选择一个目的地，LIGHBOT会自动生成从当前位置到目的地的路线，并使用语音导航。

外骨骼辅助机器人哈尔

日本CYBERDYNE公司推出了一款辅助人类动作的“机器人服装HAL”。出发点是通过运动辅助，增强身体原有功能，减轻腰部负担。HAL是专门设计的，重约3kg。它缠绕在大腿、腰部和腹部。该机器人主要由无线局域网系统、电池组、电机和减速器、传感器(地板反作用力传感器、表面肌电传感器、角度传感器)和执行器等组成。动力传输采用电机-减速器-外骨骼机构的方式。可以根据人体的动作意愿自动调节该装置的助力。

HAL接收人体活动指令的结构是先读取脑神经和肌肉系统产生的身体信号。穿上这套机器人服后，就像扛了50公斤的东西。HAL用途广泛，主要用于老人护理、助残、消防、警务等危险作业，加强体育娱乐市场开发。比如在HAL中使用记录人体活动的功能，记录职业高尔夫球手的击球活动，那么穿这个HAL的人就会像他一样打高尔夫。

口袋里的移动机器人电话

RoBoHon是夏普2015年10月发布的集智能手机和机器人于一体的移动机器人手机，2016年上半年上市，售价约7500元。它配备了基于语音识别技术的对话功能，可以回答许多问题。比如问他“你多高？”它会回答：“19.5cm左右”，“你多重？”会回答：“390g左右”。

RoBoHon是一个非常小的机器人，但它具有两足行走功能。它可以从坐着的地方站起来跳舞。配有电话和邮件阅读功能，可以语音打电话，写邮件。当你呼叫的时候，你会被举手和闪烁的灯通知。使用内置摄像头，您可以拍摄照片和文章，还可以通过激光投影仪将照片和文章投影到桌面和墙壁上。这些功能大部分都可以通过语音操作。

语音识别等AI功能通过云端处理，然后将结果返回给RoBoHon来实现。电量减少的时候要放在一个叫“充电椅”的充电器上充电，也可以用普通的手机充电器。夏普对RoBoHon的定位是取代智能手机，成为大家的好伙伴，还开发了专门的包来携带。夏普认为，这种小型通信机器人是人形机器人的终极状态。不需要智能手机语音识别功能的用户，也可以和宠物、金鱼、娃娃对话。成为一个成年人对于交流来说是非常重要的。

自动叠衣机器人

Laundroid是一款可以自动叠衣服的机器人，由日本创新公司SEVEN DREAMERS历时7年研发而成。外观看起来像洗衣机，在完成洗涤和烘干任务后，可以帮你将衣服叠得整整齐齐。里面有很多复杂的传感器，配合图像分析、人工智能、机械臂技术。传感器扫描布料后可以得到相应的图像，然后系统软件会对这些图像中的色块进行分析和定位。分析结果可以确定衣服的材质、形状等很多信息，然后机械臂会根据这些信息对衣服进行不同方式的折叠。

因为大部分衣服都很柔软，形状大小不一，所以机器的灵活性更高。把40件衣服扔进机器，根据衣服的不同，大概需要3~6个小时才能完成折叠工作。在实际演示中，折叠一件衬衫大约需要10分钟。目前，可以确定五种服装类别：衬衫、t恤、裤子、童装和毛巾。这款机器人已经投放市场，价格在15万人民币左右。它最初面向洗衣房，逐渐进入家庭。想象一下，睡觉前把脏衣服扔进洗衣机，早上醒来洗干净，晾干，叠好，真的可以省去很多繁琐的工作。

一种方便农活的辅助机械臂

久保田开发的“樱庭落背心”是一种机械臂，可以帮助老龄化的日本农村家庭。功能是为葡萄种植等农业劳动中需要经常进行的举臂工作提供辅助。穿着樱庭落背心时张开双臂的动作是通过背部的板簧实现的，没有采用由轴和轴承组成的复杂结构。虽然看起来像背着背包，但实际上是用厚厚的网带固定的，所以产品的重量不会压在腰上。

RakuVest使用4节5号电池，重量只有近4kg。用于固定和解锁手臂的电磁阀由干电池驱动，而不是电机，为轻量化做出了巨大贡献。臂锁定机构是它的主要特征之一。手臂长度和肩部支撑角度可以用手拧螺丝来调节。设计简单，没有约束。在研发过程中，葡萄种植者反复尝试改进，简单、方便、舒适。可以通过久保田遍布日本的营业网点轻松购买。根据反应，如果你穿上樱庭落背心干几个小时的农活，你不会感到累。

用于核电站燃料提取的机器人

日立有限公司开发了游泳机器人和在水中行走的变形机器人。这两种机器人被用作福岛第一核电站燃料提取的远程操作装置，用于各种调查。它们都装有摄像头，可以通过遥控在人无法工作的空间行走，调查冷却水泄漏点和燃料状态。水下行走型用于低辐射地区，形变型用于高辐射地区。

在水中行走的游泳机器人有两个皮带驱动轮和六个螺旋桨推进器，用于调查充满水的电站建筑内部，如环形减压室。可以实现三个动作：(1)用带式驱动轮(履带)在地面行走，(2)用六个螺旋桨式推进器在三维方向上游动，(3)用推进器将机体压在墙上，由履带行走。

垂直于轨道的方向有四个螺旋桨，平行于轨道的方向有两个。机器人整体尺寸为330mm605mm450mm，重量为31.5kg，游泳时最大推力为7kgf，地面行走时最大速度为50mm/sec(3m/min)。

人形机器人驾驶摩托车。

在2015年的东京车展上，雅马哈首次公开了可以驾驶两轮摩托车的自动驾驶机器人“MOTOBOTVer.1”。它完全可以自己控制摩托车，不需要任何改装。它可以掌握从摩托车速度、发动机转数等车辆工况获得的信息，以及从加速度传感器和陀螺传感器获得的姿态信息，控制六个执行器自主运行。目前直线行驶最高速度已经达到106km/h。

MOTOBOT重约45kg。向前开车时，肘、膝、腰的角度是固定的，不可能直立。机器人使用安装在右手和右臂上的两个致动器来操作油门和前制动器。手指状部件安装在制动杆上，由臂上的致动器拉动。离合器杆由安装在左臂上的致动器操纵。车把由安装在胸部的致动器操作。安装在右脚上的致动器用于操作制动踏板，安装在左脚上的致动器用于操作换档踏板。这六个致动器由安装在背面的计算机控制。

MOTOBOT主要有两个用途：一是研究和提高车辆的主动安全性；二是MOTOBOT产生的数据，研究人车交互的无人驾驶技术。目前可以直行，蛇形，转弯。未来还会增加高精度GPS和各种传感器来识别自己的位置。通过基于人工智能的机器学习功能，MOTOBOT可以自行判断赛道的最佳路线和机器性能极限。

MOTOBOT的目标是在一圈内击败被评为“史上最伟大车手”的意大利车手瓦伦蒂诺罗西。罗西的最高时速超过300km/h，她凭借巧妙的身体重心移动和油门控制，拥有出色的随意操作摩托车的能力。开发团队坚信，通过为特殊目的进行开发，机器人的表现可以超越人类。将来还可以扩展到水上摩托和雪橇。

欧姆龙乒乓球机器人

欧姆龙在2015年发布了一款新的乒乓球机器人，它将显示机器人在桌上的撞击点，帮助人类接球，并可以将球击回各个位置。机器人回球的落点会显示在乒乓球台上，人和机器人很容易连续作战。欧姆龙的发展目标是让机器与人类合作，创造默契，既提高了工作效率，也提高了人的积极性。

机器人通过立体摄像机观察乒乓球的三维位置，根据乒乓球的位置变化计算出球速，再根据速度变化和轨迹计算出球的旋转速度和方向。只有当这些步骤在1/1000秒内完成并准确同步时，机器人才会不失球。通过精确控制，如果对手打了一个慢球，机器人会回一个慢球；如果对手打了一个快球，机器人也回一个快球；无论对手是大人还是小孩，机器人总能击出对手能接住的球。

机器人通过3D视觉系统观察并计算球的位置。综合规划是日本产业界提出的概念，即从产业角度出发，结合用户需求、技术和服务，根据实际应用场景进行整体规划，然后引入不同形式的机器人，在目前的技术和成本条件下尽可能发挥机器人的作用。