3.5 仿人机器人
仿生机器人中最具雄心的是仿人机器人，其目标是实现人类形态的模型。当然，这些都是过度吹捧的机器人技术的研究。仿人设备的形象提升了人们的期望，即它将在其他方面表现出类似人类的行为。目前存在着种类繁多的仿人机器人，从自制的业余装备，到经济实惠的多功能商业产品，再到主要用于研究的昂贵的实验室模型。有一些评论[12]，我们将在这里看到一些研究里程碑。
如前所述，本田在仿人机器人方面有着悠久的历史。当研究开始的时候，仅仅两条腿站立行走而且不摔跤对仿人机器人的研究来说就是一个相当大的挑战！继1986年到1993年的E系列原型之后，P系列于1997年开发[13]。这是一个实验室机器人（见图3.1），而不是一个产品，但本田解决了行走和足部动力学的复杂控制问题，这标志着一项重大的突破。
基于这项工作，从2000年开始生产出更小的1.2米（4英尺）的ASIMO机器人（见图3.3）。它具有更好的灵活性和动态敏捷性，并已成为全球仿人人体力学的里程碑[14]。2011年推出一款新的型号。ASIMO现在可以向前跑（最高可达9公里/小时[5英里/小时]）和向后跑、跳跃和单腿跳、在凹凸的表面上行走、上下楼梯、识别人脸和声音、瞄准和踢足球。这些进步是由于机器人的姿态和平衡控制有了很大的改善，允许对干扰和局部地形变化做出快速反应。ASIMO还能够探测人，并预测他们的运动轨迹，从而调整自己的行为，以适应当地的人类环境，并更好地与之互动。本田最新的机器人E2-DR灾难响应机器人是一种搜救仿人机器人，外形纤细，关节柔韧性强，因此它可以侧着身子从缝隙或洞里挤过去[15]。
图3.3 本田ASIMO机器人。图片由本田汽车公司提供
其他的公司包括丰田（Toyota），在2005年开发了一种能行走的仿人机器人，它可以吹喇叭（使用人造嘴唇和压缩空气），可以随着音乐摇摆臀部和跺脚。这是最典型的仿人研究，这是一个探索性的研究项目，只制造了一两个机器人。但也有一些公司从一开始就瞄准了商业市场。软银机器人公司（SoftBank Robotics）（其前身为Aldebaren）在2006年生产了一款58厘米（2英尺）、价格相对低廉的小型NAO机器人（售价8000美元），目前已经在全球销售了超过1万台，主要用于研究和教育。该公司现已发展到500多名员工，2014年推出的Pepper个人机器人在三年内销量超过1万台。
随着这些研究项目的开展，与步行机器人相关的动力学和稳定性问题已在很大程度上得到了解决。例如，波士顿动力公司（Boston Dynamics）生产的仿人机器人Atlas，可以承受人们用杆子推它、把它撞到一边，甚至使它摔倒在地。波士顿动力公司（麻省理工学院的一个分支机构）以其一系列四条腿的载货机器人（“狗”和“骡子”）而闻名，这些机器人可以在最崎岖的道路上爬行，甚至可以在冰上蹒跚而行或摔倒时能够站起来[16]。2013年，谷歌收购了波士顿动力公司，但三年后，它将该公司挂牌出售（现在是软银集团（SoftBank Group）的一部分）。
在空间机器人领域，美国国家航空航天局（NASA）一直在研究可以执行太空任务的非常复杂的机器人。NASA在AI和其他先进技术的探险试验方面有着悠久的历史，这可能是因为大多数太空工作都是一次性的，而且本质上是实验性的。例如，在1999年，AI软件系统“远程代理”（Remote Agent）获得了对太空探测器“深空1号”（Deep space 1）的独家控制权长达数天[17]。此外，NASA的机器人宇航员（Robonaut）是一个上半身是人形的机器人，是专为使用航天器外部的工具而设计的[18]。而其最新的机器人Valkyrie是一个适合于前往火星探测的早期机器人原型[19]。
这些机器人的作用包括手工任务，比如使用手工工具拆卸和更换太空飞行器和空间站外面的部件。人形解剖学允许类似于人类行为的行为表现，促进了以不同方式执行任务的灵活性，而人类工作人员可以更容易地监督工作，理解和欣赏所涉及的任何性能变化。
与之密切相关但更为实际的应用是人类的助手，比如Second-Hands项目中的机器人。这是一项欧洲合作项目，旨在为维修工人在各种情况下的体力工作提供支持[20]。当修理汽车发动机，或在梯子上修理东西时，人们经常会问身边的人：“请把扳手/螺丝刀/要更换的灯泡递给我。”SecondHands机器人充当建筑工人的助手，它可以传递东西、拿着东西，并且通常非常有用（参见图3.4）。与人类的助手不同，它可以拿着东西几个小时——字面意思——所以“把你的手指放在上面”是机器人可以在工人休息时执行的命令，即使它持续了一夜。这个例子说明了人形解剖学对于协作机器人的价值——我们可以理解这种熟悉的身体形态，从而更容易预测它们的行为能力和局限性。
图3.4 SecondHands机器人。照片是2017年由Ocado（c）提供的
值得注意的是，无论是从字面上还是比喻上，机器人正在“走出笼子”。第一代工业机器人总是被关在笼子里，以保护工厂工人免受意外伤害，但研究工作已经允许取消这种限制，今天的现代设备能够与人类密切合作。例如，Rethink Robotics[21]公司的Baxter机器人是第一款双臂工业机器人，设计用于与人类协同工作。它通过显示屏上的面部表情来显示其内部操作状态，通过引导手臂通过所需的位置和轨迹来对其进行训练，然后可以收回。在最初的两年里，售出了3000多个Baxter。
其他仿人设计已经开发出来，专门用于研究项目。在第13章，我们将会见到iCub机器人，它正在帮助研究实验室探索婴儿行为模式。