教机器人像人一样走路有多难？

作者:张

审计专家:谢光明，北京大学工程学院教授，博士生导师

自古希腊神话时代以来，有许多关于人造和自动人物的故事。在《伊利亚特》中，工匠之神赫菲斯托斯曾经把一个金色的女孩作为宫殿的女仆。在阿尔戈英雄时代，守卫克里特岛的塔罗斯也是一个青铜巨人。从古至今，人类一直梦想创造一个与自己相似的化身——能够思考、交流和行动的人形机器人。在文艺复兴时期大师列奥纳多·达·芬奇留下的手稿中，还发现了一幅机器人的设计图，描绘了他对未来人形机器人的设想。

达芬奇的静物画。

在中国古代，关于人形机器人的最早故事可以追溯到春秋战国时期唐雯列子的偃师。颜氏是一位技艺高超的工匠。他送给周穆王一个和真人没什么不同的自动玩偶。这个人偶不仅擅长唱歌跳舞，而且在表演时还能看到周穆王的姘头，这激怒了周穆王，使他相信偃师是用真人来欺骗他的。颜氏赶紧把装满皮革、木头等的洋娃娃切开。这时，周穆王才喜出望外，称赞颜氏的技艺。

机器人这个词来自斯拉夫语，意思是“奴隶劳动力”。用来描述机器人研究领域的术语是由科幻作家艾萨克·阿西莫夫创造的。包括阿西莫夫在内的当代科幻作家对人形机器人抱有强烈的希望和期望，因此出现了许多关于人形机器人的故事。这些人形机器人中有些是全能的管家，可以洗衣服和做饭，有些是星际侦探，可以推理和解决犯罪，有些甚至成为管理地球的*官员。直到今天，我们仍然会被这些疯狂的幻想所感染和鼓舞。

艾萨克·阿西莫夫(艾萨克·阿西莫夫)。资料来源:*

即使在今天，人形机器人仍然是机器人领域最热门的话题之一。然而不幸的是，机器人的发展远没有科幻小说中描述的那么顺利。尽管工业机器人已经广泛应用于许多领域，如工厂和物流，但仍然没有像人类一样能够完成看似简单但非常复杂的任务，如清洁、烹饪和洗衣。这背后的根本原因在于机器人自身无法对环境变化做出正确快速的反应。

人类能够对外部环境的变化做出快速反应的原因不仅取决于大脑，还取决于全身神经系统形成的反射回路。同样，在仿人机器人的设计过程中，完全依靠*处理器是不可能满足快速响应的要求的。由北京理工大学黄强团队领导的项目组发明了一种基于人体运动规律的仿人机器人运动规划方法。局部反馈模型用于模拟人类神经反射行为，以应对环境的突然变化。

来源:皮克斯拜

对于人形机器人来说，能够平稳行走也是一项必要的技能。为了保持平衡，人体需要使用多种器官如视觉、内耳、小脑来感知和调节，机器人也是如此。黄强团队领导的项目组发明了多模态协调控制方法，通过融合不同传感器获得的数据，有效提高了仿人机器人运动的自然性和稳定性。

具有较强反应能力和较好平衡能力的仿人机器人不仅能行走、爬行和滚动，还能适应各种崎岖的道路，防止在执行任务过程中摔倒。我相信在不久的将来，能像颜氏故事一样唱歌跳舞的机器人也会出现在我们的生活中。

作者的名片

排版:浓缩

来源:皮克斯拜