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Operation Menu自行车机器人复活，运用陀螺仪等最新技术(视频)
阿Q @ Saturday, August 11th, 2007 (Views: 984) 村田制作所日前开发出了会蹬自行车的机器人“村田制作君”，并将在2005年10月4日开幕的“CEATEC JAPAN 2005”展会上予以展示。村田制作所大约在10年前也曾在展览会和企业CM等活动中展示过自行车机器人“村田制作君”（老式），当时基本上将其定位于展示该公司陀螺仪传感器的应用提案，开发工作也是委托给外部公司进行的。此次的新品开发不仅仅是元件的应用提案，同时也是为了进行企业形象宣传以及展示机器人技术实力，所以开发均由公司内部完成。
以下为视频内容（MPEG格式）：
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“本公司主要从事元件业务，给人的印象非常平实，所以我们想做些与以往不同的新东西。上次的那台机器人都已经问世10年了，所以此次希望运用当今的技术，研制出更高级的机器人。”（村田制作所营业本部销售推进部部长桥本 和幸）说道。
开发机器人的立案是该公司的营业部门于2004年时提出来的。但未能赶上在2004年的CEATEC展会上进行展示。真正的开发是在2005年1月，着手设计是2005年4月，仅用约半年时间就开发出了现在的机器人。
负责开发工作的是村田制作所开发被动元件制造设备的“生产本部 生产技术开发统括部 生产技术开发2部”，可以说是一个机械和控制技术方面的专家集团。在营业部门制定自行车机器人开发规划的同时，生产技术开发综合部的技术人员也对机器人的开发颇感兴趣，两个部门一拍即合。其实，开发方案也源于同期入社员工之间的交流，营业部门听说生产本部对机器人很感兴趣，于是才有了提案和开发。
尽管开发时间只有短短几个月，但在有关机器人制作的核心技术方面，据说并未碰到特别大的困难。负责开发工作的生产本部 生产技术开发综合部 生产技术开发2部 开发4科科长福永 茂树说：“作为被动元件的制造设备，控制精度通常要求达到μm级。与此相比，此次的自行车机器人在精度方面的要求就要松得多，因此难度不是太大。感觉就像是平时工作的延续。”比如，根据陀螺仪得到的信息，避免自行车倒地的反馈控制方面，就运用了被称为“观测器”的、在制造设备中就经常用到的控制技术。6名开发小组人员来自控制、电气、控制软件等领域，这样的小组构成也基本上和普通业务一样。
这次的机器人拥有4个自由度。分别为驱动车轮前后移动的马达、控制车把改变方向的调节器、为避免摔倒根据陀螺仪得到的信息保持水平平衡的调节器、以及控制安装在头部的摄像头方向的调节器。用于保持左右平衡的调节器安装在机器人胸部，通过旋转带有重锤的金属圆盘保持平衡。所用陀螺仪传感器不是目前销售的产品，而是采用了最新的试制产品。配置在自行车车座下面。
配备SH系列微控制器
反馈控制全部由配备在机器人身体上的SH系列微控制器负责。控制周期为2ms。不过，车把和头部的调节器使用了遥控伺服调节器。配备了2套基于“IEEE802.11b”规格的无线LAN，一套可通过外部电脑发出移动距离等指示，另一套无线则用来传输安装在机器人头部的摄像头拍摄的映像信息。一说到无线LAN，就会让人联想到该公司的小型模块，但此次的机器人使用的是市售的CF型LAN卡。机器人重量5kg，电池为锂聚合物型。
使用陀螺仪时，并不能直接得到机器人身体倾斜的角度，只能得到角速度。为了得到控制机器人所需的倾角，采用了通过观测器推算倾角的方法。除陀螺仪得到的角速度外，还利用了配备在用来保持机器人左右平衡的圆盘上的马达的角速度等信息。控制建模使用了“MATLAB/Simulink”。
计划在CEATEC展会上所做的演示包括后退、在宽数cm的平衡木上移动，以及利用配备的超声波传感器检测到障碍物后停车等。在平衡木上所做的移动演示中，利用电脑对配备在头部的摄像头所拍摄的映像进行图像识别。目的是通过检测平衡木的前后两端，避免骑过了头。 在平衡木上骑车移动的演示通过转动身体中间的金属圆盘，保持左右平衡配置在车座下方最新开发的陀螺仪身体重量约为5kg
标签:科学技术
