“仿人机器人”可模仿人类动态运动进行工作，无论在应急救援还是日常服务等多领域都有巨大的应用前景和价值。
在众多机器人种类中，仿人机器人是科学家眼中的“新兴之地”。虽然目前气动执行机器人在动态运动方面具有一定优势，但由于对指令响应速度慢等因素，气动仿人机器人很难在任务中，即时地根据目标准确并快速进行运动干涉。
近日，东京大学研发了一款新型排球机器人，研发团队将这款仿人机器人命名为 Liberobot ，并根据该机器人开发了一种可立即执行跳跃和打击运动的方法。这种方法让Liberobot可以像人类击打排球一样，根据空中飞球的不同角度变化进行即时跳跃从而击中飞球。
日前，相关研究论文以《气动仿人机器人使用可查找的学习动力学即时生成跳跃和撞击运动》（Immediategeneration of jump-and-hit motions by a pneumatic humanoid robot using a lookuptable of learned dynamics）为题发表在IEEE Robotics and Automation Letters上。
为了实现 Liberobot 根据不同变化“瞬间”做出反应，即向前跳跃、摆动手臂，并将手伸到可击中飞球的精准位置，研究人员开发了一种可以产生这种运动方法的IMoLo。
图｜IMoLo 流程图（来源：IEEE Robotics and Automation Letters）
在实验过程中，研究人员从距离机器人 5 米的位置将球扔出，在大约 1 秒后球落在机器人面前。此时，Liberobot 会根据动作设置进行跳跃并完成精准击球。
此外，试验中研究团队通过扔球设备从不同位置向 Liberobot 扔球 20 次，结果该款仿人机器人成功击中来自不同方向飞球 16 次，成功率高达八成。
动图｜Liberobot 击球实验（来源：IEEE Robotics and Automation Letters）
通过模拟试验表明，Liberobot 通过 IMoLo 方法进行跳动并击中飞球的运动中，机器手击中飞球的误差明显减少。在物体进行即时移动时，IMoLo 可以帮助气动仿人机器人在“瞬间”执行相关动作。
仿人机器人的身体动态一般由上下两层系统协同生产。研究团队表示， 一直以来仿人机器人的动态运动都是他们的研究方向，特别是该领域中机器人的全身协同动态动作。
机器人全身动态运动需要在“瞬间”与目标产生响应，并做出一套完整的全身动态动作。比如当仿人机器人起跳后，不仅要检测运动中飞球的轨迹，还要协调摆臂动作击中飞球，而 Liberobot 是第一个可以执行此类运动的气动仿人机器人。
图｜Liberobot跳跃、击球动作说明（来源：IEEE Robotics and Automation Letters）
Liberobot 高 116.3 厘米，宽 40 厘米，不含电源线、局域网（LAN）等外接设备时重量为 14.8 斤。该机器人有两条手臂和两条腿，其中，两条手臂上各装有 30 厘米 x 8厘米，厚 0.3 厘米的亚克力板用于击球。
此外，Liberobot 手臂的肩关节和腿部的髋关节、膝关节和踝关节设有八个关节。其中肩关节、髋关节和膝关节的关节活动范围可达 0 到 150°，踝关节活动范围可达 -45 到 +45°。肩部距臀部的长度为 44.6 厘米，臀部到膝盖长度 29 厘米，膝盖到脚踝 31 厘米，脚掌长度为 21.1 厘米。
图｜Liberobot气动仿人机器人（来源：IEEE Robotics and Automation Letters）
不过，目前 IMoLo 仍有一定不足，例如使用 IMoLo 的仿人机器人必须要从“零基础”的状态下学习相同动作。所以，在执行目标动作之前，它每次都要从“零”开始学习。
而这就意味着，在每次的模拟学习试验中，机器人很有可能存在损坏的风险。因此，如何克服安全隐患，让机器人学习更多动作将是团队接下来的研究重点。
另外，在众多仿生机器人的门类中，由于仿人机器人可以双足直立行走并有抓取等操作能力，所以使其与人类协同工作变得更加容易。
但是，同样受到自身限制，仿人机器人需集成诸多如控制、传感器、通讯等多学科和多项高新技术交融，可以说代表了机器人的尖端技术。因此，仿人机器人还有很长的研究之路要走。不过，根据本次日本东京大学的研究来看，人类与机器人进行排球竞赛或不再遥远。
