หุ่นยนต์

หุ่นยนต์อาซิโม

อาซิโม (อังกฤษ: ASIMO) (ญี่ปุ่น: アシモ โรมาจิ: ashimo) คือหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ หรือหุ่นยนต์เลียนแบบมนุษย์ของบริษัทฮอนด้า ประเทศญี่ปุ่น สร้างเสร็จเมื่อวันที่ 31 ตุลาคม พ.ศ. 2543^[1] พัฒนาโดยทีมวิศวกรเยอรมนี โดยพัฒนาจากหุ่นยนต์ทดลองและหุ่นยนต์ต้นแบบจนทำให้มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา เทคโนโลยี i-WALK ช่วยให้อาซิโมสามารถเดินและวิ่งได้อย่างอิสรเสรี ขึ้นบันไดและเต้นรำได้ มีระบบบันทึกเสียงเพื่อตอบสนองคำสั่งของมนุษย์ สามารถจดจำใบหน้าคู่สนทนาได้อย่างแม่นยำ ซึ่งคุณสมบัติดังกล่าวถูกสร้างขึ้นเพื่อให้อาซิโมมีขีดความสามารถรอบด้าน และรองรับความต้องการของมนุษย์ในอนาคต

บริษัทฮอนด้าได้ให้คำนิยามของชื่อ ASIMO ว่าย่อมาจาก Advanced Step in Innovative Mobility หมายถึง นวัตกรรมแห่งการเคลื่อนที่อันล้ำสมัย^[2] ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับชื่อสกุลของไอแซค อสิมอฟ (アジモフ) นักวิทยาศาสตร์ด้านหุ่นยนต์ชื่อดังแต่อย่างใด แม้ว่าชื่อในภาษาญี่ปุ่นของอาซิโมและอสิมอฟจะสะกดใกล้เคียงกันมาก นอกจากนี้ยังไปพ้องเสียงกับคำว่า อะชิโมะ (ญี่ปุ่น: 脚も โรมาจิ: ashimo) ที่แปลว่า "มีขาด้วย"

อาซิโมได้รับการออกแบบให้สามารถใช้งานได้อย่างง่ายดาย ไม่ว่าจะเป็นการควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์แบบตั้งโต๊ะหรือการควบคุมระยะไกล ทีมวิศวกรเริ่มต้นคิดค้น พัฒนาศึกษาวิจัยหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2529 โดยเริ่มจากการสร้างหุ่นยนต์ต้นแบบ พีทู (P2) ในปี พ.ศ. 2539 และต่อด้วยหุ่นยนต์ต้นแบบ พีทรี (P3) ในปี พ.ศ. 2540 จนกระทั่งมาถึงหุ่นยนต์อาซิโมในปี พ.ศ. 2543 ปัจจุบันฮอนด้าได้เปิดโอกาสให้เช่าอาซิโมเพื่อใช้งานในประเทศญี่ปุ่น

    

   ประวัติ

ASIMO หุ่นยนต์เลียนแบบมนุษย์ของบริษัทฮอนด้า

ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า ร่วมกันคิดค้นและพัฒนาความท้าทายการทำงานในรูปแบบใหม่ของเทคโนโลยีในปัจจุบัน ซึ่งหลังจากได้พัฒนาศักยภาพของเครื่องยนต์อเนกประสงค์ รถจักรยานยนต์ และรถยนต์ในรุ่นต่าง ๆ ซึ่งความท้าทายในรูปแบบใหม่ของทีมวิศวกรบริษัทฮอนด้าคือ การพัฒนาหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์^[3] ให้มีขีดความสามารถในการเดิน วิ่ง หรือเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ หุ่นยนต์อาซิโมจึงถือกำเนิดขึ้นและได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องมาโดยตลอด ทำการศึกษาและวิจัยโครงสร้างและส่วนประกอบต่าง ๆ ของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อย่างละเอียด เพื่อให้หุ่นยนต์อาซิโมและมนุษย์สามารถใช้ชีวิตอยู่ร่วมกันได้ โดยเริ่มทำการศึกษาและพัฒนาหุ่นยนต์ให้สามารถเดินได้ด้วยขาทั้ง 2 ข้าง ในตระกูล P-Series เรื่อยมาจนกระทั่งมาสิ้นสุดที่อาซิโม

จุดเริ่มต้นโครงการ

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

ประโยชน์และความสามารถของหุ่นยนต์

หุ่นยนต์เริ่มเข้ามามีบทบาทกับชีวิตประจำวันของมนุษย์เรื่อยมา เทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในปัจจุบัน ทำให้ความสามารถของหุ่นยนต์พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็ว สามารถทำงานต่าง ๆ ที่มนุษย์ไม่สามารถทำได้จำนวนมาก ซึ่งการนำหุ่นยนต์เข้าใช้งานแทนมนุษย์นั้น ทำให้ลดบทบาทมนุษย์ให้น้อยลงสามารถแบ่งประเภทตามความสามารถของหุ่นยนต์ได้

ความสามารถในงานวิจัย

หุ่นยนต์สามารถทำการสำรวจงานวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์ ร่วมกับมนุษย์ เช่น การสำรวจท้องทะเลหรือมหาสมุทรที่มีความลึกเป็นอย่างมาก หรือการสำรวจบริเวณปากปล่องภูเขาไฟเพื่อเก็บบันทึกข้อมูลการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ซึ่งเป็นงานเสี่ยงอันตรายที่เกินขอบเขตความสามารถของมนุษย์ที่ไม่สามารถปฏิบัติงานสำรวจเช่นนี้ได้ ทำให้ปัจจุบันมีการพัฒนาหุ่นยนต์เพื่อใช้ในงานวิจัยและสำรวจ เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมและสามารถทำการควบคุมหุ่นยนต์ได้ในระยะไกลด้วยระบบคอนโทรล โดยมีเซนเซอร์ติดตั้งที่ตัวหุ่นยนต์เพื่อใช้ในการวัดระยะทางและเก็บข้อมูลในส่วนต่าง ๆ ทางด้านวิทยาศาสตร์

ความสามารถในด้านการแพทย์(แก้)

ในงานด้านการแพทย์ เริ่มนำเอาหุ่นยนต์แขนกลเข้ามามีส่วนร่วมในการช่วยทำการผ่าตัดคนไข้ เนื่องจากหุ่นยนต์นั้นสามารถทำงานในด้านที่มีความละเอียดสูงที่เกินกว่ามนุษย์จะทำได้ เช่น การนำเอาหุ่นยนต์มาใช้งานด้านการผ่าตัดสมอง ซึ่งมีความจำเป็นอย่างมากที่ต้องการความละเอียดในการผ่าตัด หุ่นยนต์แขนกลจึงกลายเป็นส่วนหนึ่งของการผ่าตัดในด้านการแพทย์ การทำงานของหุ่นยนต์แขนกลในการผ่าตัด จะเป็นลักษณะการทำงานของการควบคุมการผ่าตัดโดยผ่านทางแพทย์ผู้ทำการผ่าตัดอีกที ซึ่งการผ่าตัดโดยมีหุ่นยนต์แขนกลเข้ามามีส่วนร่วมนั้นจะเน้นเรื่องความปลอดภัยเป็นอย่างสูง รวมทั้งความสามารถในการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ รวมถึงงานเภสัชกรรมที่มีบางโรงพยาบาลนำหุ่นยนต์มาใช้ในการจ่ายยา ^[1]

ความสามารถในงานวิจัย

หุ่นยนต์สามารถทำการสำรวจงานวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์ ร่วมกับมนุษย์ เช่น การสำรวจท้องทะเลหรือมหาสมุทรที่มีความลึกเป็นอย่างมาก หรือการสำรวจบริเวณปากปล่องภูเขาไฟเพื่อเก็บบันทึกข้อมูลการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ซึ่งเป็นงานเสี่ยงอันตรายที่เกินขอบเขตความสามารถของมนุษย์ที่ไม่สามารถปฏิบัติงานสำรวจเช่นนี้ได้ ทำให้ปัจจุบันมีการพัฒนาหุ่นยนต์เพื่อใช้ในงานวิจัยและสำรวจ เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมและสามารถทำการควบคุมหุ่นยนต์ได้ในระยะไกลด้วยระบบคอนโทรล โดยมีเซนเซอร์ติดตั้งที่ตัวหุ่นยนต์เพื่อใช้ในการวัดระยะทางและเก็บข้อมูลในส่วนต่าง ๆ ทางด้านวิทยาศาสตร์

ความสามารถในงานอุตสาหกรรม

หุ่นยนต์เริ่มมีบทบาททางด้านเทคโนโลยีอุตสาหกรรมในขณะที่งานด้านอุตสาหกรรม มีความต้องการด้านแรงงานเป็นอย่างมาก การจ้างแรงงานจำนวนมากเพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรม ทำให้ต้นทุนการผลิตของแต่ละโรงงานอุตสาหกรรม เพิ่มจำนวนสูงขึ้น และงานอุตสาหกรรมบางงานไม่สามารถที่จะใช้แรงงงานเข้าไปทำได้ ซึ่งบางงานนั้นอันตรายและมีความเสี่ยงเป็นอย่างมาก หรือเป็นงานที่ต้องการความรวดเร็วและแม่นยำในการผลิตรวมทั้งเป็นการประหยัดระยะเวลา ทำให้หุ่นยนต์กลายเป็นทางออกของงานด้านอุตสาหกรรม

การศึกษาวิจัยรูปแบบการเดินของมนุษย์

อาซิโมเป็นหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่มีลักษณะคล้ายมนุษย์ ด้วยรูปลักษณ์ภายนอกและกิริยาท่าทางที่วิศวกรของบริษัทฮอนด้า พยายามพัฒนาให้ใกล้เคียงกับมนุษย์มากที่สุด รูปแบบการเดินของอาซิโมจึงถูกจำลองมาจากท่าทางการเดินของมนุษย์ เช่นการเดินตรงไปด้านหน้า การเลี้ยวซ้ายหรือเลี้ยวขวา ซึ่งทำให้ทีมวิศวกรต้องทำการศึกษาวิจัย พัฒนาและคิดค้นลักษณะกิริยาท่าทางการเดินของมนุษย์ในรูปแบบอื่น ๆ ทำการทดลองและเก็บบันทึกข้อมูลเพื่อเป็นการพัฒนาหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ต่อไปในอนาคต เพื่อให้อาซิโมมีลักษณะคล้ายมนุษย์^[12] ซึ่งในการศึกษาวิจัยและพัฒนารูปแบบการเดินของมนุษย์เพื่อให้อาซิโมสามารถเดินได้ใกล้เคียงกับมนุษย์นั้น มีดังนี้

การวางข้อต่อในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย

กล้ามเนื้อ ข้อต่อภายในร่างกาย ทำให้มนุษย์สามารถเคลื่อนไหว ได้อย่างอิสระ

โครงสร้างร่างกายของมนุษย์ที่ใช้เป็นหลักในการวิเคราะห์โครงสร้างของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์

วัสดุกันกระแทกบริเวณส้นเท้าทั้ง 2 ข้าง ซึ่งช่วยลดแรงกระแทกในการเดินของ ASIMO

มนุษย์มีโครงสร้างที่สามารถยืนได้ด้วยขาทั้งสองข้าง ทำให้สามารถเดิน วิ่งหรือกระโดดได้อย่างอิสรเสรี ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ใช้ลักษณะโครงสร้างร่างกายของมนุษย์ มาเป็นหลักในการวิเคราะห์โครงสร้างของอาซิโม ในการจัดวางตำแหน่งของข้อต่อในส่วนของขาทั้ง 2 ข้าง ข้อต่อบริเวณหัวเข่าทำให้อาซิโมสามารถเดิน วิ่งได้อย่างอิสระ ข้อต่อบริเวณนิ้วเท้ามีผลกระทบอย่างมากต่อการเคลื่อนไหวของอาซิโม จุดที่เป็นส่วนข้อต่อของนิ้วเท้าและส้นเท้าทั้ง 2 ข้าง มีความจำเป็นอย่างมากในการกำหนดการรับน้ำหนักร่างกายของอาซิโม

ความรู้สึกจากการที่ได้สัมผัสกับพื้นของอาซิโม สามารถวัดได้จากข้อต่อในบริเวณข้อเท้า เนื่องจากข้อเท้าของอาซิโมสามารถหมุนไปมาได้อย่างอิสระ หมุนจากด้านหน้าไปด้านหลัง จากด้านซ้ายไปด้านขวา ทำให้อาซิโมต้องรักษาสมดุลของร่างกายให้คงที่ในขณะก้าวเดินไปด้านหน้า หรือในขณะที่ก้าวเดินในพื้นผิวที่ขรุขระ ซึ่งอาซิโมสามารถรับรู้ความรู้สึกได้จากการเอียงของข้อเท้า ข้อต่อในส่วนบริเวณหัวเข่าและข้อต่อในส่วนของบริเวณสะโพก ถูกนำไปใช้ในการก้าวเดินขึ้นลงบันไดโดยไม่เสียการทรงตัวหรือหกล้ม รวมถึงสามารถยืนทรงตัวได้ด้วยขาเพียงข้างเดียว และด้วยเหตุผลหลัก ๆ ดังกล่าวจากโครงสร้างของมนุษย์ ทำให้ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า มีความจำเป็นต้องปรับโครงสร้างของอาซิโมให้มีข้อต่อในบริเวณสะโพก ข้อต่อบริเวณหัวเข่า ข้อต่อบริเวณข้อเท้าและข้อต่อบริเวณหัวไหล่ เพื่อให้อาซิโมเคลื่อนไหวได้ใกล้เคียงกับมนุษย์

ขอบเขตของข้อต่อในการเคลื่อนไหวของร่างกาย

ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ทำการศึกษาค้นคว้า วิจัยและพัฒนาขอบเขตการเคลื่อนไหวของข้อต่อในบริเวณส่วนต่าง ๆ ของร่างกายของอาซิโม ในระหว่างการเดิน วิ่งหรือขึ้นลงบันได โดยยึดหลักธรรมชาติในการเคลื่อนไหวของมนุษย์เป็นหลัก ทั้งในแนวพื้นราบและในพื้นที่ขรุขระ ข้อต่อในบริเวณส่วนต่าง ๆ จะถูกวัดการเคลื่อนไหว และจดบันทึกเป็นฐานข้อมูลเพื่อให้รู้ถึงขอบเขตของการเคลื่อนไหวของข้อต่อในแต่ละชิ้นภายในตัวของอาซิโม

จุดศูนย์ถ่วงของร่างกาย

อาซิโมมีขนาดและร่างกายเหมือนกับมนุษย์คือ มีขา 2 ข้าง แขน 2 ข้างและหนัก 52 กิโลกรัม การหาตำแหน่งและจุดศูนย์ถ่วงร่างกายของอาซิโมเป็นสิ่งสำคัญ เพราะถ้าจุดศูนย์ถ่วงของร่างกายไม่ได้สมดุล จะทำให้อาซิโมเสียหลักหกล้มในขณะก้าวเดิน ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ใช้หลักการวิจัยจากโครงสร้างและสมดุลของร่างกายมนุษย์^[13] ซึ่งทำให้อาซิโมสามารถยืน 2 ขาได้อย่างมั่นคง ไม่หกล้มแม้แต่ตอนวิ่ง

การกระจายแรงบิดไปที่ข้อต่อต่าง ๆ ของร่างกาย

มนุษย์มีโครงกระดูกเป็นโครงสร้างของร่างกายทำให้สามารถเดิน วิ่งหรือประกอบกิจกรรมอื่น ๆ ได้อย่างคล่องแคล่ว ว่องไวและอิสระ^[14] ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้นำเอาหลักเกณฑ์นี้มาใช้กับโครงสร้างของอาซิโม โดยวางตำแหน่งข้อต่อในบริเวณส่วนต่าง ๆ ของอาซิโมเพื่อให้สามารถเดิน วิ่งได้เช่นเดียวกับมนุษย์ ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ทำการคำนวณหาการกระจายแรงบิดที่จะต้องไปยังข้อต่อในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย ซึ่งยึดหลักการกระจายแรงบิดจากการวัดผลรวมของแรงบิดในส่วนข้อต่อต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในขณะที่มนุษย์ก้าวเดินหรือวิ่ง

การตรวจวัดตำแหน่งและระยะทางในการเดิน

มนุษย์สามารถก้าวเดินไปด้านหน้า เลี้ยวซ้ายหรือขวาโดยใช้หลักการสัมผัสจากความรู้สึก 3 แบบ ในการรักษาความสมดุลของร่างกายคือ

• ความรู้สึกของความเร็วเชิงเส้นในการเดิน ถูกวัดได้โดยการวัดระดับน้ำในหูทั้ง 2 ข้าง
• ความรู้สึกของความเร็วเชิงมุมในขณะก้าวเดิน ถูกวัดโดยช่องครึ่งวงกลมของหูในส่วนของ Semicircular canals
• ความรู้สึกที่เกิดขึ้นจากกล้ามเนื้อและผิวหนัง ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งและความเร็วของข้อต่อในร่างกาย ซึ่งรวมไปถึงแรงจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ซึ่งมนุษย์สามารถรับรู้ความรู้สึกนี้ได้จากบริเวณฝ่าเท้าและการสัมผัสของผิวหนัง

ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า ศึกษาวิจัยเพื่อให้อาซิโมมีขีดความสามารถในการเดิน วิ่งโดยรักษาสมดุลของร่างกายเช่นเดียวกับมนุษย์ ทำให้อาซิโมจำเป็นต้องติดตั้งกล้องและตัวตรวจวัด (Sensor) ภายในบริเวณศีรษะ ซึ่งได้แก่

• ตัวตรวจวัดมุมและองศาของข้อต่อในบริเวณส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย
• ตัวตรวจวัดแรงปฏิกิริยาขนาด 6 แกน
• ตัวตรวจวัดตำแหน่งของวัตถุและความเร็วเชิงเส้น

ตัวตรวจวัดทั้งหมดภายในร่างกาย สามารถทำให้อาซิโมตรวจจับวัตถุที่อยู่ด้านหน้า หรือวัตถุที่มีการเคลื่อนไหวได้

การตรวจวัดแรงกระแทกจากการเดิน

มนุษย์มีโครงสร้างที่แตกต่างจากหุ่นยนต์ เช่น มีผิวหนังที่นุ่ม มีข้อต่อในโครงกระดูกมากมาย ข้อต่อบริเวณหัวเข่า ข้อต่อบริเวณข้อเท้ารวมไปถึงนิ้วเท้า โครงสร้างร่างกายของมนุษย์จะยึดติดกับอวัยวะต่าง ๆ ของร่างกายมนุษย์ด้วยเส้นเอ็นจำนวนมาก สามารถทำให้เคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ ซึ่งโครงสร้างร่างกายมนุษย์นี้เป็นโครงสร้างสำคัญที่ช่วยให้มนุษย์สามารถก้าวเดินได้อย่างคล่องแคล่ว และช่วยลดแรงกระแทกในการก้าวเดินระหว่างเท้ากับพื้น ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ทำการทดลองการก้าวเดินของมนุษย์ ซึ่งผลการทดลองปรากฏว่ายิ่งมนุษย์เราก้าวเดินไปด้านหน้าเร็วเท่าใด แรงกระแทกจากการก้าวเดินก็จะเกิดมากขึ้นตามลำดับ^[15]

โดยปกติถ้ามนุษย์ก้าวเดินด้วยความเร็ว 2-4 กิโลเมตร/ชั่วโมง แรงกระแทกจากการก้าวเดินจะเกิดขึ้นประมาณ 1.2 - 1.4 เท่าของน้ำหนักตัว และถ้ามนุษย์เราก้าวเดินด้วยความเร็ว 8 กิโลเมตร/ชั่วโมง แรงกระแทกจากการเดินของร่างกายมนุษย์จะเพิ่มขึ้นถึง 1.8 เท่าของน้ำหนักตัวของมนุษย์ ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า ได้นำเอาผลการทดลองมาศึกษาวิเคราะห์การตรวจวัดแรงกระแทกจากการเดินของอาซิโม พัฒนาให้อาซิโมสามารถลดแรงกระแทกในการเดินก้าวเดินโดยติดวัสดุกันกระแทกไว้ที่บริเวณส้นเท้าทั้ง 2 ข้าง ทำให้อาซิโมสามารถลดแรงกระแทกจากการเดินของขนาดและน้ำหนักตัว รวมทั้งเกิดความยืดหยุ่นในตัวเองจากการลดแรงกระแทกในการเดิน

เทคโนโลยีของอาซิโม

หุ่นยนต์อาซิโมรุ่นใหม่ล่าสุดที่ผลิตในปี พ.ศ. 2543 โดยทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า มีความสามารถในการจดจำใบหน้าของคู่สนทนารวมทั้งสามารถโต้ตอบได้ด้วยภาษาญี่ปุ่นกว่า 50 รูปแบบเสียง^[16] อาซิโมมีคุณลักษณะเฉพาะที่โดดเด่นกว่าหุ่นยนต์ทดลองและหุ่นยนต์ต้นแบบ^[17] ดังนี้

กล้องที่ติดไว้ที่บริเวณศีรษะของ ASIMO ทำให้สามารถมองเห็นได้

การจดจำและตรวจจับวัตถุเคลื่อนไหว

ภายในศีรษะของอาซิโมติดตั้งกล้องให้สามารถมองเห็นได้เช่นเดียวกับมนุษย์ และจะประมวลผลข้อมูลภาพจากกล้องที่ติดตั้งไว้ที่ดวงตา เพื่อตรวจจับการเคลื่อนไหวของวัตถุหลาย ๆ ชิ้นได้พร้อมกัน เซนเซอร์ที่ติดตั้งไว้ภายในสามารถจับวัตถุตรงหน้าที่มีการเคลื่อนไหวได้ ศีรษะของอาซิโมจะเคลื่อนไหวไปมาซ้ายขวา ขึ้นลงตามวัตถุรวมทั้งคำนวณหาระยะทาง และทิศทางในการเคลื่อนที่ของวัตถุเหล่านั้น โปรแกรมควบคุมกลไกภายในตัวอาซิโมจะแสดงสิ่งที่มองเห็นผ่านกล้องในศีรษะ ตามเซนเซอร์และล็อกตำแหน่งของวัตถุเอาไว้ แม้ว่าวัตถุที่อาซิโมมองเห็นจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดก็ตาม ทำให้อาซิโมสามารถมองเห็นและรับรู้ได้ว่ามีคนกำลังเดินอยู่ สามารถเดินตามคนเหล่านั้น รวมทั้งกล่าวทักทายเมื่อมีคนเดินเข้ามาหา

เทคโนโลยีในด้านการตรวจจับวัตถุเคลื่อนไหวด้วยระบบปัญญาประดิษฐ์^[18] จะคำนวณเวกเตอร์ของวัตถุที่มองเห็นเป็นเส้นแสดงระยะพร้อมด้วยทิศทางในการเคลื่อนไหว ส่งเป็นค่าของวัตถุที่มีการเคลื่อนไหวให้แก่อาซิโม จากภายในศีรษะของอาซิโม จะมีแถบเมนูต่าง ๆ ของโปรแกรมในการคำนวณการตอบสนองด้านต่าง ๆ ซึ่งจะประมวลผลการทำงานทันทีที่อาซิโมมองเห็น ได้ยิน หรือได้รับคำสั่ง ความสามารถของอาซิโมในด้านของเทคโนโลยีการตรวจจับวัตถุเคลื่อนไหว มีดังนี้

1. อาซิโมสามารถตรวจพบวัตถุหรือบุคคลที่อยู่บริเวณด้านหน้า ด้วยกล้องจำนวน 2 ตัวที่ติดตั้งอยู่ภายในศีรษะ
2. เมื่อตรวจพบและล็อกวัตถุแล้ว ถ้าวัตถุหรือบุคคลมีการเคลื่อนไหว กล้องที่ติดตั้งอยู่ภายในจะหันและติดตามโดยตลอด
3. กล้องภายในจะซูมภาพวัตถุหรือบุคคลที่เคลื่อไหวให้เข้ามาใกล้ เซนเซอร์ภายในจะตรวจสอบและประมวลผลการคำนวณ
4. หลังจากกลไกภายในประมวลผลเสร็จสิ้น อาซิโมสามารถกล่าวคำทักทายหรืออวยพรให้แก่บุคคลที่พบเห็น

การรับฟังคำสั่ง

ASIMO และผู้ควบคุมในการทดสอบความสามารถ

อาซิโมสามารถรับฟังคำสั่งและตอบสนองต่อผู้ควบคุม คำสั่งที่ได้รับจะถูกประมวลผลและแสดงออกในด้านของการรับฟังคำสั่ง อาซิโมสามารถสนทนาโต้ตอบและตอบรับคำสั่งให้ปฏิบัติงานจากผู้ควบคุม และสนทนาโต้ตอบอีกครั้งถึงผลของการปฏิบัติงานเมื่ออาซิโมปฏิบัติงานที่ได้รับคำสั่งเสร็จสิ้น อาซิโมสามารถรับฟังคำสั่งให้ปฏิบัติงานได้อย่างแม่นยำ คำสั่งจะถูกประมวลผลตามระบบขั้นตอนของโปรแกรมทำให้สามารถเคลื่อนไหวตามวัตถุที่มองเห็น

จากการทดลองเทคโนโลยีในด้านการแสดงการรับฟังคำสั่งของอาซิโม ในการให้เดินหรือหยุดตามคำสั่งโดยผู้ควบคุม ออกคำสั่งให้อาซิโมรับทราบคำสั่งในการเดินไปยังจุดที่กำหนด ซึ่งอาซิโมสามารถรับทราบคำสั่งและทวนคำสั่งก่อนประมวลผล และปฏิบัติตามคำสั่งได้เป็นอย่างดี ความสามารถของอาซิโมในด้านการแสดงการรับฟังคำสั่ง มีดังนี้

1. เมื่อได้รับคำสั่ง เทคโนโลยีในด้านการแสดงการรับฟังคำสั่งจะประมวลผล อาซิโมสามารถจดจำการเคลื่อนไหวของการออกคำสั่งด้วยสัญญาณมือจากผู้ควบคุม
2. ระบบคลื่นสัญญาณจะตอบรับคำสั่ง อาซิโมจะเคลื่อนไหวไปตามคำสั่งที่ได้รับ
3. และเมื่อคำสั่งที่ได้รับเสร็จสิ้น จะสอบถามถึงผลของการปฏิบัติงาน

การตอบสนองต่อเสียงเรียก

ขีดความสามารถล่าสุดของอาซิโมคือ สามารถได้ยินเสียงสนทนาโต้ตอบระหว่างคู่สนทนาหรือเสียงอื่น ๆ รอบ ๆ ตัว สามารถแยกแยะเสียงพูดที่แตกต่างกันของมนุษย์ในแต่ละคน รวมไปถึงการรับรู้เสียงอื่น ๆ เสียงเรียกจากคู่สนทนาจะผ่านการประมวลผลเช่นเดียวกับการมองเห็น ทำให้อาซิโมจดจำเสียงเรียกชื่อตัวเองแล้วตอบสนองด้วยการหันหน้าไปในทิศทางที่เป็นต้นกำเนิดของเสียง มองหน้าคนที่เรียกชื่อ พร้อมแสดงอาการตอบสนองและสามารถรับรู้เสียงที่ผิดปกติได้ทันทีพร้อมหันหน้าไปทางต้นกำเนิดของเสียงนั้น ๆ

จากการทดลองศักภาพในด้านการตอบสนองต่อเสียงของอาซิโม ที่บริษัทฮอนด้า ประเทศญี่ปุ่น โดยทดลองการเรียกชื่ออาซิโมโดยผู้ควบคุมจำนวน 2 ท่าน ผลการทดลองปรากฏว่าอาซิโมสามารถได้ยินเสียงเรียกขาน และตอบสนองต่อการเรียกได้เป็นอย่างดี ความสามารถของอาซิโมในด้านของเทคโนโลยีการตอบสนองต่อเสียง มีดังนี้

1. เมื่อได้ยินเสียงเรียกชื่อ อาซิโมจะหยุดกิจกรรมที่ปฏิบัติและค้นหาที่มาของเสียง
2. กล้องที่ติดตั้งไว้ภายในศีรษะจะตรวจสอบวัตถุหรือบุคคลที่ส่งเสียงเรียก
3. คลื่นเสียงจะถูกแปลงเป็นสัญญาณการตอบสนองต่อเสียง
4. อาซิโมสามารถก้าวเดินไปยังที่มาของเสียงเรียกได้ทันที หรือหยุดเมื่อได้รับคำสั่งให้หยุด

การรับรู้สภาพแวดล้อมและการหลบเลี่ยงวัตถุ

อาซิโมมีความสามารถในการหลบเลี่ยงวัตถุจากการมองเห็น ด้วยกล้องจากดวงตาทั้งสอง สามารถรับรู้สภาพแวดล้อมที่มีสิ่งของกีดขวาง เซนเซอร์จับวัตถุตรงหน้าจะประมวลผลในการจับล็อกวัตถุทำให้อาซิโมรับรู้ได้ว่า บริเวณด้านหน้ามีสิ่งกีดขวางอยู่ รวมทั้งการเคลื่อนไหวของวัตถุข้างหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงการเดินชนสิ่งกีดขวางเหล่านั้น นั่นคืออาซิโมจะหยุดหรือเริ่มการทำงานทันทีเพื่อหลบหลีกการปะทะกับสิ่งกีดขวาง หรือมนุษย์ที่เดินเข้ามาปรากฏอย่างฉับพลัน ในเส้นทางการเคลื่อนที่ของอาซิโม ในกรณีสิ่งกีดขวางไม่เคลื่อนไหว อาซิโมจะเดินอ้อมหลบสิ่งกีดขวางนั้นไป

ระบบเทคโนโลยี i-WALK ทำให้อาซิโมสามารถเดินหลบเลี่ยงวัตถุได้โดยไม่ชน ซึ่งผลของการทดลองอาซิโมในด้านของเทคโนโลยีการหลบเลี่ยงวัตถุ อาซิโมสามารถรับรู้ได้ว่ามีบุคคลยืนอยู่และสามารถเดินหลบเลี่ยงไปได้ ซึ่งนอกเหนือจากความสามารถในการเดินหลบเลี่ยงวัตถุได้โดยไม่ชนแล้ว อาซิโมยังสามารถเลี้ยวตัวในมุมห้อง หรือปรับเปลี่ยนรูปแบบการเดินเมื่อเซนเซอร์สัมผัสกับวัตถุได้อีกด้วย ความสามารถของอาซิโมในด้านเทคโนโลยีการหลบเลี่ยงวัตถุ มีดังนี้

1. เมื่อได้รับคำสั่งให้เดินไปด้านหน้าหรือวิ่ง กล้องที่ติดตั้งไว้ภายในศีรษะจะตรวจสอบวัตถุหรือสิ่งกีดขวางที่อยู่ด้านหน้าทันที
2. ถ้าบริเวณด้านหน้าไม่มีสิ่งกีดขวาง อาซิโมสามารถเดินไปด้านหน้าได้อย่างรวดเร็ว
3. แต่ถ้าบริเวณด้านหน้ามีวัตถุหรือบุคคลยืนอยู่ เทคโนโลยีในด้านการตรวจสอบวัตถุจะประมวลผลลักษณะของวัตถุและระยะทาง
4. ภายหลังการประมวลผล ระยะทางของวัตถุหรือบุคคลจะถูกคำนวณเป็นระยะทางที่อาซิโมจะก้าวเดินไปด้านหน้า และสามารถหลบเลี่ยงได้เมื่อก้าวเดินไปถึงวัตถุหรือบุคคลที่ยืนอยู่

การจดจำลักษณะท่าทางและการตอบสนองต่อสัญญาณ

กล้องและเซนเซอร์ที่ติดตั้งไว้ภายในศีรษะของอาซิโม ทำให้สามารถมองเห็นคู่สนทนาที่อยู่ตรงหน้าได้ อาซิโมสามารถตอบสนองต่อการให้สัญญาณของคู่สนทนา สามารถคำนวณหาตำแหน่งของมือ และเข้าใจความหมาย “การเคลื่อนไหวของมือ” ตลอดจนท่าทางของคนที่พูดคุยกับอาซิโมได้ สามารถรับรู้ว่าคู่สนทนาทำมือเป็นลักษณะใด ซึ่งผลจากการทดลองของทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า ได้ทดลองโบกมือให้กับอาซิโม เทคโนโลยีในด้านการตรวจจับวัตถุเคลื่อนไหวจะจับสัญญาณมือและประมวลผลให้แก่กลไกภายในตัว ทำให้อาซิโมรับรู้ว่าสัญญาณมือนั้นคือ "การโบกมือ" และสามารถยกแขนขึ้นโบกมือทักทายตอบได้ ความสามารถของอาซิโมในด้านของเทคโนโลยีการตอบสนองต่อการให้สัญญาณ มีดังนี้

1. เมื่อกล้องที่ติดตั้งไว้ภายในศีรษะของอาซิโม ตรวจพบวัตถุหรือบุคคลที่อยู่บริเวณด้านหน้าว่ามีการเคลื่อนไหวในลักษณะของการให้สัญญาณ
2. เทคโนโลยีการตรวจจับวัตถุเคลื่อนไหวจะจับลักษณะของสัญญาณมือ เช่นการโบกมือทักทาย และจดจำตำแหน่งเป้าหมายและการเคลื่อนที่ของเป้าหมาย
3. คลื่นสัญญาณจะถูกประมวลผลในลักษณะท่าทางของวัตถุหรือบุคคล ที่มีการเคลื่อนไหว
4. เทคโนโลยีในด้านการตอบสนองต่อการให้สัญญาณ จะทำให้อาซิโมรับรู้ได้ว่า สัญญาณมือนั้นคือการโบกมือและสามารถจับมือทักทายเมื่อมีคนยื่นมือมาให้และโบกมือทักทายตอบได้

การสนทนา

อาซิโมสามารถจดจำใบหน้าของคู่สนทนา พูดคุยและโต้ตอบคู่สนทนาภาษาญี่ปุ่นได้กว่า 50 เสียง ซึ่งเป็นข้อที่แตกต่างจากหุ่นยนต์ทดลองในตระกูล E-Series และหุ่นยนต์ต้นแบบในตระกูล P-Series ภายในศีรษะของอาซิโมจะมีโปรแกรมประมวลผลชุดคำสั่งต่าง ๆ ที่อาซิโมได้รับ และตอบสนองออกมาในรูปของลักษณะท่าทาง โดยอาซิโมจะทำการบันทึกใบหน้าของคู่สนทนาที่พบเข้าสู่หน่วยความจำ และภายหลังเมื่อพบกันอาซิโมจะสามารถเรียกชื่อคน ๆ นั้น และกล่าวคำทักทายได้ ซึ่งอาซิโมยังสามารถจดจำใบหน้าคนต่าง ๆ ได้มากถึง 200 คน ซึ่งทำให้อาซิโมสามารถกล่าวทักทายคู่สนทนาเมื่อมองเห็น หรือจับวัตถุสัญญาณการเคลื่อนไหวได้

ทีมวิศวกรทำการทดลองเทคโนโลยีด้านการสนทนาของอาซิโมด้วยการให้สนทนาทักทายผู้ควบคุม ซึ่งเมื่ออาซิโมได้ยินเสียงเรียกชื่อ เทคโนโลยีในด้านการตอบสนองต่อเสียงจะทำงานเพื่อหาที่มาของเสียงเป็นอันดับแรก และเทคโนโลยีในด้านการตรวจจับวัตถุเคลื่อนไหวจะทำงานเป็นลำดับต่อไป และเมื่อมองเห็นคู่สนทนาแล้วอาซิโมจะทักทายและพูดคุยกับคู่สนทนาด้วยความเป็นมิตร ความสามารถของอาซิโมในด้านเทคโนโลยีการสนทนา มีดังนี้

1. เมื่ออาซิโมพบกับบุคคลที่อยู่ตรงหน้า กล้องที่ติดตั้งไว้ภายในจะตรวจสอบภาพบุคคลที่พบเห็น
2. ถ้าผู้ที่อาซิโมพบเห็นไม่มีบันทึกไว้ภายในหน่วยความจำ อาซิโมจะจดจำใบหน้าและชื่อของคู่สนทนาใหม่ รวมทั้งการสนทนาตามที่ผู้แนะนำได้แนะนำให้รู้ก
3. ถ้าผู้ที่อาซิโมพบเห็น ถูกบันทึกไว้ภายในหน่วยความจำ อาซิโมจะตรวจสอบภาพใบหน้าและคลื่นสัญญาณเสียงของคู่สนทนา
4. ภายหลังการประมวลผลและตรวจสอบ อาซิโมจะกล่าวคำทักทายและสนทนาด้วย

ความสามารถของอาซิโม

ASIMO แสดงการเต้นรำตามจังหวะเสียงเพลง

ASIMO ฝึกงานเป็นประชาสัมพันธ์ต้อนรับในญี่ปุ่น

อาซิโมมีความสามารถในหลาย ๆ ด้านที่แตกต่างจากหุ่นยนต์ทดลองตระกูล E-Series และหุ่นยนต์ต้นแบบตระกูล P-Series ด้วยเทคโนโลยีชั้นสูงและนวัตกรรมล้ำสมัยต่าง ๆ จากทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า^[19] ทำให้อาซิโมสามารถเดิน วิ่ง เต้นรำหรือเดินขึ้นบันไดได้เป็นอย่างดี ซึ่งความสามารถหลากหลายของอาซิโม^[20] มีดังนี้

การยกมือไหว้ทักทายและโบกมือ

อาซิโมสามารถใช้มือทั้ง 2 กางออกข้างลำตัวและยกขึ้นเหนือศีรษะได้ ด้วยเทคโนโลยีในด้านการตรวจจับวัตถุเคลื่อนไหว และเทคโนโลยีในด้านการตอบสนองต่อเสียงทำให้อาซิโมสามารถยกมือทั้ง 2 ข้างขึ้นไหว้และโบกมือทักทายแก่คู่สนทนาได้เช่นเดียวกันมนุษย์

การเดินขึ้น ลงบันได

การก้าวเท้าเดินไปด้านหน้าอย่างมั่นคงและนิ่มนวลด้วยเทคโนโลยี i-Walk ทำให้อาซิโมสามารถก้าวเท้าเดินขึ้น ลงบันไดได้โดยไม่เสียการทรงตัว เท้าทั้ง 2 ข้างของอาซิโมจะก้าวเดินขึ้นและลงบันไดได้เช่นเดียวกับมนุษย์ ในลักษณะของเท้าขวาก้าวนำและเท้าซ้ายก้าวตามเป็นจังหวะ ข้อต่อบริเวณหัวเข่าทั้ง 2 ข้างจะย่อลงในลักษณะเดียวกับการวิ่งทำให้อาซิโมสามารถรักษาสมดุลของร่างกาย ในขณะเดินขึ้นลงบันไดได้

การเต้นรำหรือการเคลื่อนตัวไปด้านข้าง

อาซิโมมีความสามารถในการเต้นรำ เคลื่อนไหวร่างกายได้เช่นเดียวกับมนุษย์ สามารถเต้นรำตามจังหวะดนตรีได้อย่างต่อเนื่องและไม่ติดขัด สามารถเต้นและเคลื่อนตัวไปด้านข้างในลักษณะการเต้นรำแบบฮาวาย เท้าทั้งสองสามารถก้าวเดินไปด้านหน้าหรือด้านข้างได้อย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง

การเดินกางแขนทั้งสองข้าง

อาซิโมมีแขน 2 ข้างเช่นเดียวกับมนุษย์ ข้อต่อในส่วนต่าง ๆ ของร่างกายสามารถหมุนขึ้นลงได้อย่างอิสระ ทีมวิศวกรได้พัฒนาคิดค้นเพื่อเพิ่มศักยภาพให้แก่อาซิโมให้มากยิ่งขึ้น โดยการเพิ่มมุมของข้อต่อบริเวณบ่าทั้งสอง 2 ข้างของอาซิโมในมุม 20 องศา ทำให้อาซิโมใช้ข้อศอกในการขยับแขนขึ้นลงได้ถึง 105 องศา ด้วยเทคโนโลยี Real-Time และ Flexible-Walking^[21] ทำให้อาซิโมสามารถเดินไปด้านหน้าพร้อมกับกางแขนทั้งสองข้างออกข้างลำตัว

การก้าวเดินไปด้านหน้าหรือเลี้ยว

เทคโนโลยี i-WALK ทำให้อาซิโมสามารถทรงตัวขณะก้าวเดินไปด้านหน้าได้อย่างมั่นคงโดยไม่หกล้มหรือเสียหลัก เมื่อต้องการวิ่ง เท้าด้านขวาของอาซิโมจะก้าวไปด้านหน้าและตามด้วยเท้าซ้ายในลักษณะที่สมดุลต่อร่างกาย ทำให้สามารถวิ่งได้ด้วยความเร็ว 6 กิโลเมตร/ชั่วโมง สามารถวิ่งซิกแซก วิ่งวกวนหรือหลบเลี่ยงสิ่งกีดขวางได้โดยไม่ชนหรือหกล้ม เมื่ออาซิโมวิ่ง เท้าขวาจะก้าวไปข้างหน้าในลักษณะของการย่อเข่า ข้อต่อบริเวณหัวเข่าทั้งสองด้านจะสลับขึ้นลงในอัตราที่เท่ากัน ทำให้อาซิโมสามารถสลับขาในการวิ่งไปด้านหน้าได้อย่างรวดเร็ว

อาซิโมสามารถเข็นรถเข็นขนาดเล็ก ๆ ที่บรรทุกสิ่งของเช่นกระดาษ A4 ไปตามทางภายในสำนักงานใหญ่ของบริษัทฮอนด้า ประเทศญี่ปุ่น เพื่อนำไปส่งให้แก่พนักงานภายในบริษัท เมื่อเจอมุมเลี้ยวของตัวอาคาร ก็สามารถเข็นรถเข็นให้เลี้ยวตามทางเดินได้ เมื่ออาซิโมต้องการจะเลี้ยวซ้ายหรือขวา เท้าที่ต้องการจะเลี้ยวจะทำมุม 30 องศาเพื่อรักษาความสมดุลของร่างกายแล้วเดินต่อไปด้านหน้าได้อย่างต่อเนื่อง แตกต่างจากหุ่นยนต์ต้นแบบ P3 ที่เมื่อต้องการเลี้ยว จะหยุดชะงักเล็กน้อย เท้าของ P3 จะทำมุม 20 องศาและ 40 องศาตามลำดับก่อนจะเลี้ยวเดินไปด้านหน้า