人形機(jī)器人是機(jī)器人內(nèi)置為形體類似人類。設(shè)計(jì)的目的是為了與人工工具和環(huán)境交互。通常，類人機(jī)器人具有軀干，頭部，兩條手臂和兩條腿，盡管某些形式的類人機(jī)器人可能僅對(duì)身體的一部分建模。有的類人機(jī)器人，不僅能運(yùn)動(dòng)，甚至自己去“想”，會(huì)思考，有智慧，屬于智能機(jī)器人一類。
人形機(jī)器人現(xiàn)已在多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域用作研究工具。研究人員研究了人體的結(jié)構(gòu)和行為（生物力學(xué)），以構(gòu)建人形機(jī)器人。另一方面，嘗試模擬人體可以更好地理解人體。人類認(rèn)知是一個(gè)研究領(lǐng)域，專注于人類如何從感官信息中學(xué)習(xí)以獲取感知和運(yùn)動(dòng)技能。該知識(shí)用于開發(fā)人類行為的計(jì)算模型，并且隨著時(shí)間的推移而在不斷改進(jìn)。
類人機(jī)器人是外觀和功能與人一樣的智能機(jī)器人。研制出性能優(yōu)異的類人機(jī)器人，其最大的難關(guān)就是雙足直立行走。因?yàn)闄C(jī)器人與人的學(xué)習(xí)方式不一樣，機(jī)器人要先學(xué)跑，再學(xué)走。研制出外觀和功能與人一樣的性能優(yōu)異的類人機(jī)器人，其最大的難關(guān)就是雙足直立行走。
類人動(dòng)物研究的最初目標(biāo)是為人類建立更好的矯形器和假體。除了這項(xiàng)研究以外，還開發(fā)了類人機(jī)器人來執(zhí)行諸如個(gè)人協(xié)助之類的人類任務(wù)，通過這種機(jī)器人，他們應(yīng)該能夠協(xié)助病人和老人以及骯臟或危險(xiǎn)的工作。類人動(dòng)物也適合某些基于程序的職業(yè)，例如接待臺(tái)管理員和汽車生產(chǎn)線工人。從本質(zhì)上講，由于類人動(dòng)物可以使用為人類形式設(shè)計(jì)的工具并操作設(shè)備和車輛，因此只要具有適當(dāng)?shù)能浖?，類人?dòng)物理論上就可以執(zhí)行人類可以執(zhí)行的任何任務(wù)。然而，這樣做的復(fù)雜性是巨大的。
他們也越來越成為娛樂者。例如，女機(jī)器人Ursula在環(huán)球影城唱歌，播放音樂，跳舞并向觀眾講話。迪斯尼的幾場主題公園表演都使用了模仿人類的動(dòng)畫機(jī)器人，它們看起來，移動(dòng)和說話的方式都非常像人類。盡管這些機(jī)器人看起來很逼真，但它們沒有認(rèn)知能力或身體自主權(quán)。2010年發(fā)行的獨(dú)立紀(jì)錄片《即插即用》中介紹了各種類人機(jī)器人及其在日常生活中的可能用途。
類人機(jī)器人，特別是具有人工智能 算法的類人機(jī)器人，對(duì)于未來的危險(xiǎn)和/或遙遠(yuǎn)的太空探索 任務(wù)可能很有用，而無需在任務(wù)完成后再次轉(zhuǎn)回并返回地球。
傳感器
甲傳感器是測量世界的一些屬性的裝置。作為機(jī)器人技術(shù)的三大基本要素之一（規(guī)劃和控制之外），感測在機(jī)器人范式中起著重要的作用。
傳感器可以根據(jù)其工作的物理過程或作為輸出提供的測量信息的類型進(jìn)行分類。在這種情況下，使用第二種方法。
本體感受
在人類中，耳石和半圓形的耳道（在內(nèi)耳中）用于保持平衡和方向。另外，人類使用自己的本體感受傳感器（例如觸摸，肌肉伸展，肢體位置）來幫助他們定向。人形機(jī)器人使用加速度計(jì)來測量加速度，并可以通過積分來計(jì)算速度。傾斜傳感器測量傾斜度；放置在機(jī)器人手腳上的力傳感器，用于測量與環(huán)境的接觸力；位置傳感器，指示機(jī)器人的實(shí)際位置（可以通過微分計(jì)算速度）或速度傳感器。
感受力
觸覺陣列可用于提供觸摸過的數(shù)據(jù)。的陰影手使用的布置其下方34個(gè)tactels陣列聚氨酯上的每個(gè)指尖的皮膚。[2]觸覺傳感器還提供有關(guān)在機(jī)器人和其他物體之間傳遞的力和扭矩的信息。
視覺是指處理來自任何形式的數(shù)據(jù)，這些形式使用電磁頻譜來產(chǎn)生圖像。在類人機(jī)器人中，它用于識(shí)別對(duì)象并確定其屬性。視覺傳感器的工作方式與人類的眼睛最相似。大多數(shù)類人機(jī)器人將CCD相機(jī)用作視覺傳感器。
聲音傳感器使類人機(jī)器人能夠聽到語音和環(huán)境聲音，并像人的耳朵一樣發(fā)揮作用。麥克風(fēng)通常用于此任務(wù)。
致動(dòng)器是負(fù)責(zé)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。
類人機(jī)器人的構(gòu)造類似于人類的身體，因此它們使用的執(zhí)行器的功能類似肌肉和關(guān)節(jié)，但結(jié)構(gòu)不同。為了獲得與人體運(yùn)動(dòng)相同的效果，類人機(jī)器人主要使用旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。它們可以是電動(dòng)的，氣動(dòng)的，液壓的，壓電的或超聲波的。
液壓和電動(dòng)執(zhí)行器具有非常嚴(yán)格的性能，只能通過使用相對(duì)復(fù)雜的反饋控制策略使其以順應(yīng)性的方式起作用。無芯電動(dòng)執(zhí)行器更適合于高速和低負(fù)載應(yīng)用，而液壓驅(qū)動(dòng)器在低速和高負(fù)載應(yīng)用中運(yùn)行良好。
施加電壓時(shí)，壓電執(zhí)行器產(chǎn)生的小運(yùn)動(dòng)具有很大的作用力。它們可用于超精密定位，以及在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)情況下產(chǎn)生和處理較大的力或壓力。
超聲波致動(dòng)器被設(shè)計(jì)為在超聲波頻率（超過20 kHz）下產(chǎn)生微米級(jí)的運(yùn)動(dòng)。它們對(duì)于控制振動(dòng)，定位應(yīng)用和快速切換很有用。
氣動(dòng)執(zhí)行器基于氣體的 可壓縮性運(yùn)行。當(dāng)它們膨脹時(shí)，它們會(huì)沿軸膨脹，而當(dāng)它們收縮時(shí)，它們會(huì)收縮。如果一端固定，則另一端將沿線性軌跡移動(dòng)。這些執(zhí)行器適用于低速和低/中負(fù)載應(yīng)用。在氣動(dòng)執(zhí)行器之間有：氣缸，波紋管，氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，氣動(dòng)步進(jìn)電機(jī)和氣動(dòng)人造肌肉。
計(jì)劃與控制
Rashmi-印度現(xiàn)實(shí)的口型同步多語言人形機(jī)器人
在規(guī)劃和控制中，類人機(jī)器人與其他類型的機(jī)器人（例如工業(yè)機(jī)器人）之間的本質(zhì)區(qū)別在于，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)必須使用腿式運(yùn)動(dòng)，尤其是兩足 步態(tài)，必須像人一樣。正常行走過程中人形動(dòng)作的理想計(jì)劃應(yīng)使能量消耗最小，就像在人體中那樣。因此，對(duì)這種結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)和控制的研究變得越來越重要。
兩足機(jī)器人在表面上行走的穩(wěn)定性問題非常重要。可以選擇將機(jī)器人的重心保持在軸承區(qū)域的中心以提供穩(wěn)定的位置作為控制目標(biāo)。[3]
為了在行走過程中保持動(dòng)態(tài)平衡，機(jī)器人需要有關(guān)接觸力及其當(dāng)前和所需運(yùn)動(dòng)的信息。該問題的解決方案依賴于一個(gè)主要概念，即零力矩點(diǎn)（ZMP）。
類人機(jī)器人的另一個(gè)特點(diǎn)是它們?cè)凇罢鎸?shí)世界”上移動(dòng)，收集信息（使用傳感器）并與之交互。它們不會(huì)像在高度結(jié)構(gòu)化環(huán)境中工作的工廠操縱器和其他機(jī)器人一樣保持靜止。為了使類人動(dòng)物能夠在復(fù)雜的環(huán)境中移動(dòng)，規(guī)劃和控制必須集中在自碰撞檢測，路徑規(guī)劃和避障方面。
類人機(jī)器人還沒有人體的某些特征。它們包括具有可變靈活性的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)提供了安全性（為機(jī)器人本身和人員提供了安全性）以及動(dòng)作的冗余性，即更大的自由度，因此具有更大的任務(wù)可用性。盡管這些特征是類人機(jī)器人所希望的，但它們將給規(guī)劃和控制帶來更多的復(fù)雜性和新的問題。全身控制領(lǐng)域解決了這些問題，并解決了多個(gè)自由度的適當(dāng)協(xié)調(diào)問題，例如在遵循給定的優(yōu)先級(jí)順序的同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制任務(wù)。
西屋電氣與制造公司的 Herbert Televox
Herbert Televox是有史以來第一個(gè)人形機(jī)器人。該機(jī)器人由羅恩·溫斯利（Ron Wensley）于1927年建造，可以抬起接收器以接聽電話，并根據(jù)接收到的信號(hào)通過操作開關(guān)來控制簡單的過程。雖然機(jī)器人最初創(chuàng)建時(shí)沒有說話的能力，但后來學(xué)會(huì)了說兩個(gè)簡單的句子。
但是，盡管Televox缺乏說話能力，但它具有使用靠近電話聽筒放置的靈敏麥克風(fēng)進(jìn)行收聽的能力，并且可以根據(jù)聲音和音高響應(yīng)動(dòng)作。這些聲音信號(hào)使Televox能夠控制開關(guān)，從而控制與其相連的設(shè)備。
Televox的外觀是類人動(dòng)物，但是，類人動(dòng)物的外觀來自演示機(jī)器人時(shí)添加到機(jī)器人的基本切口。
Herbert Televox只是Westinghouse Electric and Manufacturing Co.的起點(diǎn)。后來，他們?cè)?937年繼續(xù)創(chuàng)建“摩托人Elektro”，許多人認(rèn)為這是真正的第一個(gè)類人機(jī)器人。
Elektro由工程師Joseph Barnett創(chuàng)建，由鋁和鋼制成。Elektro身高210厘米，體重超過120公斤，能夠執(zhí)行26種不同的日?；顒?dòng)，包括醒來，交談，計(jì)數(shù)和吸煙。
機(jī)器人的歷史
要了解人形機(jī)器人的現(xiàn)代世界，重要的是要看一下400BC以來機(jī)器人技術(shù)的全面發(fā)展，其中包括：
早在1495年就存在人形機(jī)器人的繪畫，甚至從1920年代開始，機(jī)器人就盯著戲劇和電影。社會(huì)和人形機(jī)器人的這些發(fā)展改變了社會(huì)對(duì)當(dāng)代社會(huì)中機(jī)器人的看法。
400BC是機(jī)器人技術(shù)的真正起點(diǎn)，當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)家Archytas創(chuàng)造了第一只蒸汽動(dòng)力機(jī)械鳥。在最佳運(yùn)行狀態(tài)下，它飛了大約200米，然后耗盡了蒸汽。這不僅是有史以來第一個(gè)創(chuàng)造的機(jī)器人，而且還是最早進(jìn)行飛行科學(xué)研究的實(shí)例之一。
1495
1495年左右，達(dá)芬奇（Leonardo da Vinci）繪制了第一個(gè)記錄的“類人機(jī)器人”（稱為萊昂納多機(jī)器人）的計(jì)劃。機(jī)器人可以站立，坐下，抬起遮陽板并單獨(dú)移動(dòng)手臂。整個(gè)機(jī)器人由許多滑輪和電纜操作。
1913年
1913年，亨利·福特（Henry Ford）在他的汽車制造廠安裝了世界上第一條輸送帶裝配線。亨利·福特（Henry Ford）希望所有人都能負(fù)擔(dān)得起他的T型車，為此，他需要能夠更高效地制造它們。傳送帶裝配線將制造T型車所花費(fèi)的時(shí)間從超過12小時(shí)減少到93分鐘。
1921年
1920年代是機(jī)器人第一次進(jìn)入主流媒體。1921年，“機(jī)器人”一詞首先由捷克劇作家卡雷爾·卡里克（Karel Carek）在他的劇作RUR（羅斯蘇姆的通用機(jī)器人）中創(chuàng)造出來。
1926年
大都會(huì)機(jī)器人電影封面
1926年是機(jī)器人進(jìn)入好萊塢的第一年。大都會(huì)（Metropolis）是第一部帶有雙星機(jī)器人的電影。電影問世以來，機(jī)器人Maschinenmensch成為最具標(biāo)志性的機(jī)器人之一。在接下來的幾十年中，《機(jī)械世界》是許多其他機(jī)器人電影的靈感來源。
1927年
如前所述，Herbert Televox由西屋電氣與制造公司于1927年首次創(chuàng)建，是第一臺(tái)“類人”機(jī)器人。Televox的創(chuàng)建開始了開發(fā)過程，導(dǎo)致其后來的機(jī)器人（例如Elektro）被廣泛接受為第一個(gè)要被創(chuàng)建的高級(jí)人形機(jī)器人。
1941年
1941年，傳奇科幻小說家Isacc Asimov發(fā)布了短篇小說“騙子！”。概述了機(jī)器人技術(shù)的三個(gè)定律。
阿西莫夫（Asimovs）的三個(gè)定律仍然被認(rèn)為是可以編程設(shè)置的機(jī)器人的最佳安全限制，這三個(gè)定律是：
機(jī)器人可能不會(huì)傷害人類，也可能因無所作為而傷害人類。
機(jī)器人必須服從人類給予的任何命令，除非這些命令會(huì)與第一定律相抵觸。
機(jī)器人必須保護(hù)自己的存在，只要這種保護(hù)與第一或第二定律不沖突。
1952年
1952年，艾倫·圖靈（Alan Turing）開發(fā)了圖靈測試，以確定一臺(tái)機(jī)器是否真正具有自行思考的能力。
到目前為止，圖靈測試仍用于測試機(jī)器人和人工智能機(jī)器人。但是，該測試是主觀的，因?yàn)闄C(jī)器人通常在特定的對(duì)話主題期間可能與人類沒有區(qū)別。
1961年
1961年，第一臺(tái)數(shù)字化和可編程的機(jī)器人Unimate被安裝在通用電機(jī)裝配線上。該機(jī)器人用于從壓鑄機(jī)上提起熱金屬片并將其堆疊。Unimate成為當(dāng)今仍在裝配線中使用的許多工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)。
1967年
WABOT 1和WABOT 2機(jī)器人
早稻田大學(xué)（Waseda University）于1967年啟動(dòng)了WABOT項(xiàng)目。WABOT-1機(jī)器人于1972年完成，它是世界上第一臺(tái)全尺寸人形機(jī)器人。它是第一個(gè)能夠用日語交流與人交流，導(dǎo)航房間并抓握和運(yùn)輸物體的機(jī)器人。后來他們繼續(xù)創(chuàng)建WABOT-2，該WABOT-2能夠讀取樂譜并彈奏電子鍵盤。
1977年
R2-D2和C-3PO
喬治·盧卡斯（George Lucas）于1977年發(fā)行了第一部《星球大戰(zhàn)》電影，成為有史以來票房最高的電影系列之一。這部電影通過展示與現(xiàn)在著名的R2-DT和C-3PO等機(jī)器人共享的人類未來，激發(fā)了新一代的研究。
1996年
IBM于1996年使用最早的人工智能實(shí)例之一創(chuàng)建了一種稱為“深藍(lán)”的計(jì)算機(jī)（在十年后創(chuàng)建深度學(xué)習(xí)人工智能之前）。該計(jì)算機(jī)是為下棋而設(shè)計(jì)的，1997年5月11日擊敗了世界象棋冠軍加里·卡斯帕羅夫（Garry Kasparov）。
1997年
首屆Robocup錦標(biāo)賽于1997年在日本舉行。Robocup的目標(biāo)是通過提出一個(gè)吸引公眾但又艱巨的挑戰(zhàn)來促進(jìn)AI和機(jī)器人技術(shù)的研究。Robocup的目標(biāo)是擁有一個(gè)完全自動(dòng)化的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)有能力在2050年之前擊敗世界上最好的足球隊(duì)。
2000
本田原裝Asimo機(jī)器人
經(jīng)過二十多年的研究，本田首次推出ASIMO，ASIMO擁有11款機(jī)器人的前身產(chǎn)品，旨在研究雙足步行機(jī)器人。自發(fā)布以來，ASIMO是世界上最先進(jìn)的機(jī)器人，從那時(shí)起，它就得到了不斷的發(fā)展，并且是第一款能夠運(yùn)行，跳躍和使用樓梯的機(jī)器人。ASIMO仍然被視為當(dāng)今世界上最先進(jìn)的機(jī)器人之一。
2006年
Aldebaran Robotics發(fā)布了Nao，這是個(gè)矮小的2英尺高的類人機(jī)器人，在全球范圍內(nèi)被大學(xué)用作研究平臺(tái)和教育工具。Nao已成為社交機(jī)器人的面孔。Nao還取代了Sony的Aibo機(jī)械狗，并已成為Robocup的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。這些機(jī)器人中有5000多個(gè)在50多個(gè)國家/地區(qū)使用，并且被編程用于做很多事情，例如幫助公司招待會(huì)，護(hù)理之家，甚至幫助自閉癥兒童。
2010劫掠者2
NASA和通用汽車透露了Roboaut 2，這是一種高度先進(jìn)的類人機(jī)器人，該機(jī)器人是2011年Discovery航天飛機(jī)發(fā)射升空的一部分。Robonaut旨在協(xié)助NASA進(jìn)行太空行走，并具有足夠的靈活性，可以在未來的太空探險(xiǎn)中使用工具并與宇航員一起工作。
NASA后來繼續(xù)開發(fā)Valkyrie，這是一種機(jī)器人，能夠在人類到達(dá)之前最終在火星上建立棲息地。
2014年
軟銀機(jī)器人公司發(fā)布了Pepper，后者迅速成為領(lǐng)先的商用社交機(jī)器人。Pepper在日本的軟銀移動(dòng)商店中推出，此后在法國的家樂福和雷諾商店中使用。
2016年
索菲亞機(jī)器人
漢森機(jī)器人公司發(fā)布了具有硅膠皮膚的社交機(jī)器人Sophia，該社交機(jī)器人具有與人互動(dòng)并顯示50多種面部表情的能力。索菲婭（Sophia）被世界各地的媒體報(bào)道，并參加了許多備受矚目的采訪。Sophia機(jī)器人還是有史以來第一個(gè)被授予國家公民資格的機(jī)器人。
2020年及以后...
