หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ ถือเป็นการคิดค้นและพัฒนาหุ่นยนต์ที่แสดงให้เห็นถึงความพยายามและความมุ่งมั่น ในการศึกษาและวิจัยของทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่อาศัยเทคโนโลยีชั้นสูงในการสร้างสรรค์ผลงาน โดยความคิดสร้างสรรค์และความยึดมั่นในความคิดที่หุ่นยนต์สามารถอยู่ร่วมกับมนุษย์ได้นั้น เป็นแรงผลักดันให้ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า สามารถสร้างหุ่นยนต์อาซิโมให้มีความเป็นอยู่ร่วมกับมนุษย์และอำนวยความสะดวกต่าง ๆ แก่สังคม นักวิทยาศาสตร์และทีมวิศวกรผู้สร้างอาซิโมยังได้รับแรงบันดาลใจจากนิยายวิทยาศาสตร์[4]ทำให้หุ่นยนต์อาซิโมในศตวรรษที่ 21 ที่เกิดจากจินตนาการของไอแซค อสิมอฟ กลายเป็นความจริง สามารถมีสมองและความคิดได้เช่นเดียวกับมนุษย์[5]
ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า เริ่มต้นทำการศึกษา คิดค้น วิจัยและพัฒนาอาซิโมในปี พ.ศ. 2524[6] ในการสร้างหุ่นยนต์ที่มีลักษณะเหมือนมนุษย์ สามารถทำงานต่าง ๆ ร่วมกับมนุษย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และในปี พ.ศ. 2529 โครงการพัฒนาหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ของบริษัทฮอนด้าได้ถือกำเนิดขึ้น มีการจัดตั้งศูนย์วิจัยสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นพื้นฐานของการสร้างหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ เพื่อเป็นพื้นฐานการสร้างหุ่นยนต์เลียนแบบมนุษย์ โดยทดลองสร้างหุ่นยนต์ทดลองในตระกูล E-Series จำนวน 7 ตัว คือ
หุ่นยนต์ทดลอง E0 E1 E2 E3 E4 E5 และ E6
หลังจากนั้นได้พัฒนาคิดคิดหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่มีลักษณะใกล้เคียงกับมนุษย์ในตระกูล P-Series จำนวน 3 ตัวคือ
หุ่นยนต์ต้นแบบ P1 P2 และ P3 จนกระทั่งถึงหุ่นยนต์อาซิโมในปัจจุบัน
การก้าวเดินแบบอิสระ
พื้นฐานในการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ 2 ขานั้น สามารถศึกษาได้โดยตรงจากการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์บนพื้นผิวที่เรียบ ไม่ขรุขระ ซึ่งหุ่นยนต์สามารถก้าวเดินได้ตามปกติ ลำดับต่อไปของการก้าวเดินคือการพัฒนาศักยภาพไปสู่การเคลื่อนที่ไปด้านหน้าของหุ่นยนต์อย่างอิสระ สามารถก้าวเดินบนพื้นผิวขรุขระ พื้นเอียงหรือพื้นที่ลาดชันรวมทั้งระดับของขั้นบันไดอย่างมีเสถียรภาพ และไม่เสี่ยงต่อการเสียหลักหกล้มขณะก้าวเดิน เทคนิคการก้าวเดินแบบอิสระของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ สามารถสรุปได้ดังนี้
เทคนิคขั้นพื้นฐานของการวางเท้าของหุ่นยนต์ โดยจะต้องคงสภาพแน่นอนไม่แปรเปลี่ยนไปตามลักษณะของพื้นผิว แม้หุ่นยนต์จะก้าวเดินในพื้นที่ขรุขระ
เทคนิคขั้นพื้นฐานของการปรับสภาพของหุ่นยนต์ หากในกรณีที่หุ่นยนต์ก้าวเดินแล้วมีการหกล้มหรือเสียการทรงตัว
เทคนิคขั้นพื้นฐานของการปรับสภาพของหุ่นยนต์ โดยให้ผลของการเคลื่อนที่ถูกต้อง แม่นยำโดยการจดจำเป้าหมายที่ต้องการ ซึ่งเทคนิคเหล่านี้ทีมวิศวกรได้นำมาพัฒนาเป็นส่วนต่าง ๆ ก่อนจะนำมารวมกันในรูปแบบการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์
เทคนิคการก้าวเดินอย่างมีเสถียรภาพ
จุดโมเมนต์ศูนย์ (ZMP) หรือจุดปฏิกิริยาที่พื้นฐาน
ปกติแล้วเมื่อมีการเคลื่อนที่หรือยืนอยู่นิ่ง ๆ ร่างกายของมนุษย์จะถ่ายโอนน้ำหนักตัวตามธรรมชาติ เพื่อรักษาสมดุลของร่างกายในท่านั้นไว้ แต่ถ้าการถ่ายโอนน้ำหนักของร่างกายไม่สมดุลกัน ร่างกายมนุษย์จะสามารถปรับสภาพให้สมดุลและไม่ล้ม โดยเคลื่อนตำแหน่งของเท้าซ้ายหรือขวาออกจากจุดที่ยืนอยู่ ซึ่งลักษณะดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นกับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ได้เช่นกัน เมื่อหุ่นยนต์ก้าวเดินไปข้างหน้า ผลจากแรงเฉื่อย[3]และแรงดึงดูดของโลกจะมีผลโดยตรง ต่อการเพิ่มและลดความเร่งในท่าทางการเดินของหุ่นยนต์ ซึ่งแรงเหล่านี้เรียกว่าแรงเฉื่อยรวม และเมื่อเท้าของหุ่นยนต์กระแทกกับพื้น จะได้รับผลกระทบนี้โดยตรง เรียกว่าแรงปฏิกิริยาจากพื้น
การตัดกันในระหว่างแนวแรงเฉื่อยพื้น และรวมทั้งตำแหน่งดังกล่าวจะมีค่าโมเมนต์[4]เท่ากับศูนย์ เรียกตำแหน่งในจุดนี้ว่า จุดโมเมนต์ศูนย์ (ZMP) ซึ่งเป็นจุดที่แรงปฏิกิริยาลง เรียกว่าจุดปฏิกิริยาที่พื้นฐาน ลักษณะท่าทางการเดินของหุ่นยนต์จะถูกกำหนดจากคอมพิวเตอร์โดยระบบปัญญาประดิษฐ์ ทำการคำนวณ ประมวลผลและส่งผลไปยังข้อหมุนต่าง ๆ ของหุ่นยนต์ โดยให้มีการสอดคล้องกันกับความเฉื่อยที่เกิดขึ้นจากการคำนวณ เรียกว่า ZMP เป้าหมาย[5] เมื่อหุ่นยนต์เกิดความสมดุลของร่างกายในขณะที่ก้าวเดินได้อย่างสมบูรณ์แบบ แกนของแรงเฉื่อยรวมเป้าหมายและแรงปฏิกิริยาที่พื้น จะเป็นตำแหน่งเดียวกัน และเมื่อหุ่นยนต์ก้าวเท้าเดินผ่านพื้นผิวที่ขรุขระ ตำแหน่ง 2 ตำแหน่งดังกล่าวจะหนีออกจากกัน ส่งผลให้เกิดความสมดุลลงแรงที่จะทำให้หุ่นยนต์หกล้มเกิดขึ้นมาทันที
แรงที่ทำให้หุ่นยนต์เกิดการหกล้มเมื่อก้าวเดิน เกิดจากความเหลื่อมล้ำในระหว่าง ZMP เป้าหมายและแรงปฏิกิริยารวมที่พื้น ซึ่งเมื่อพิจารณาและวิเคราะห์แล้วพบว่า นั่นคือสาเหตุหลักที่ทำให้ความไม่สมดุลเกิดขึ้น และเมื่อหุ่นยนต์เกิดการเสียความสมดุล[6] ระบบป้องกัน 3 ระบบที่จะป้องกันการหกล้มหรือเสียหลักการทรงตัวของหุ่นยนต์ ที่สามารถทำให้หุ่นยนต์ก้าวเดินต่อไปได้อย่างต่อเนื่องคือ
ระบบควบคุมแรงปฏิกิริยา[7]
ระบบควบคุม ZMP
ระบบควบคุมการวางเท้าของหุ่นยนต์
.jpg)
