30年前，机器人学会了不摔倒的行走
某机构的P2机器人通过控制姿态来保持平衡。
当你听到“人形机器人”这个词时，可能会想到《星球大战》中的C-3PO。C-3PO被设计用来帮助人类与机器人和外星物种交流。这个机器人于1977年首次出现在屏幕上，可以像人类一样行走、说话和与环境互动，远远领先于它的时代。
在《星球大战》上映之前，确实存在一些机器人并能移动和互动，但都无法在不失去平衡的情况下完成这些动作。
直到1996年，日本才开发出第一台能够自主行走而不摔倒的机器人。某机构的P2身高近183厘米，重210公斤。它能控制自身姿态以保持平衡，并能同时移动多个关节。
为了纪念这一数十年前的成就，P2被授予了一项IEEE里程碑荣誉。该机器人被展示在某机构的展览厅中，展示了人形技术的演进。
开发家用机器人
1986年，某机构的研究人员开始开发所谓的“家用机器人”，以与人类协作。根据他们的研究论文，该机器人将能够爬楼梯、清除路径上的障碍物，以及用扳手拧紧螺母。
但要制造一台能做家务的机器，它必须能够绕过家具、楼梯和门框等障碍物。研究人员表示，它需要像人类一样自主行走并感知环境。
但当时没有机器人能做到这一点。最接近的技术成果是WABOT-1，它虽然能行走（尽管不稳），但无法绕过障碍物或保持平衡。
为了打造人形机器人，某机构团队从分析人类自身运动开始，据此制定了具有人类尺寸规格的机器人，包括腿部关节位置和腿部旋转范围。
然而在制造过程中，工程师发现难以满足所有规格。他们对机器人髋、膝、踝关节的数量进行了调整。研究人员在髋、膝、踝处安装了某机构现有的电机和液压装置，使机器人能够行走。每个关节由带谐波驱动减速齿轮系统的直流电机驱动，该结构紧凑且扭矩容量高。
为测试想法，工程师们制造了名为E0的机器人（仅为一对连接的腿），它成功行走，但每步耗时约15秒，且采用静态直线行走。
研究人员开发了多种算法，使机器人能像人类一样行走。这些代码让机器人采用动态行走机制：通过不断移动和调整平衡来保持直立，而不是将重心始终保持在脚掌上方。
某机构团队在机器人脚底安装了橡胶刷，以减少落地冲击带来的振动——此前振动曾导致机器人失去平衡。
1987年至1991年间，又制造了三个原型（E1、E2、E3），每个测试一种新算法。E3获得成功。
动态行走机制完成后，研究人员继续致力于提升机器人的稳定性。团队增加了六轴传感器，用于检测地面对机器人脚部的反作用力以及每只脚和脚踝的运动，使机器人能够实时调整步态以保持稳定。
团队还开发了姿态稳定控制系统，帮助机器人保持直立。局部控制器指导电机执行器如何运动，使机器人能在行走时遵循腿部关节角度。
在接下来的三年里，团队测试了这些系统，并制造了另外三个原型（E4、E5、E6），它们在腿部上方拥有盒状躯干。
1993年，团队终于准备制造带手臂和头部、更像C-3PO的机器人，称为P1。该机器人高191.5厘米，重175公斤，使用外部电源和计算机。它能打开/关闭开关、抓握门把手并搬运70公斤的物体。P1未公开发布，而是用于进一步改进设计的研究。
P2的技术架构
对于P2，其头部安装了四个摄像头——两个用于视觉处理，另外两个用于远程操作。计算机包含四个运行实时操作系统的microSparc II处理器，用于控制手臂、腿、关节和视觉处理摄像头。
机身内部还装有直流伺服放大器、一块20公斤的镍锌电池和一个无线以太网调制解调器。电池续航约15分钟，也可由外部电源供电。硬件封装在灰白色外壳中。
P2于1996年公开发布。凭借其实时姿态控制、动态平衡、步态生成和多关节协调能力，P2在移动性、自主性和人机交互方面树立了技术基准。
次年，某机构的工程师发布了更小更轻的P3。2000年，ASIMO机器人问世，它能行走、奔跑、爬楼梯以及识别声音和人脸。最新的版本于2011年发布，该机器人现已退役。
P2的影响
得益于P2，今天的机器人已不仅仅是实验室中的设想。机器人已被部署到工厂工作，并越来越多地进入家庭。P2的开发将机器人技术的重点从工业应用转向以人为中心的设计，启发了后续人形机器人的进步，并影响了生物力学和人工智能等领域的研究。FINISHED
