Nghiên Cứu Điều Khiển Robot Humanoid UXA90-LIGHT

Nghiên cứu điều khiển robot hình người UXA 90 trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ điện tử, khám phá công nghệ và ứng dụng tiên tiến.

• Tác giả: Nguyễn Văn Tiến Anh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tấn Tiến
• Trường học: Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ điện tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Khiển Robot Humanoid UXA90-LIGHT
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Điều Khiển Robot Humanoid UXA90 LIGHT

Nghiên cứu và phát triển robot đã mở rộng từ các ứng dụng công nghiệp truyền thống sang robot tự hành, robot mô phỏng động vật và robot humanoid. Lĩnh vực robot humanoid tập trung vào việc tạo ra các robot có hành vi và hình thái giống con người. Để xây dựng robot hình người thực sự, cần có những tiến bộ đáng kể trong nhận thức cấp cao, thị giác máy tính, tổng hợp giọng nói, nhận dạng giọng nói, khả năng thao tác và di chuyển bằng hai chân. Trong hai thập kỷ qua, lĩnh vực robot humanoid đã chứng kiến những tiến bộ đáng kể và nhiều dự án robot humanoid đã được phát triển.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Robot Humanoid Từ WABIAN Đến UXA90 LIGHT

Nghiên cứu đầu tiên về robot hình người được thực hiện bởi Kato và Tsuiki tại Đại học Waseda ở Nhật Bản năm 1972. Nghiên cứu này đã tạo ra một mô hình đi bộ tĩnh bằng mô hình nặng: WL-5, một walker 11 DoF ba chiều. WL-5 được sử dụng làm chi dưới của WABOT-1, robot nhân hình quy mô đầy đủ đầu tiên được phát triển trên thế giới. Sau đó là sự phát triển của các robot như Honda ASIMO, HRP series, và gần đây là UXA90-LIGHT.

1.2. Các Loại Robot Humanoid Phân Loại Theo Kích Thước và Ứng Dụng

Có hai loại robot hình người chính: robot kích thước người lớn và robot kích thước trẻ em. Robot kích thước người lớn thường được sử dụng cho các ứng dụng công nghiệp và nghiên cứu, trong khi robot kích thước trẻ em được sử dụng cho các dự án nghiên cứu và giáo dục, ví dụ như robot NAO và DARwIn-OP. Robot Humanoid UXA90-LIGHT thuộc loại robot có kích thước tương đối nhỏ, phục vụ mục đích nghiên cứu và đào tạo.

II. Thách Thức Trong Điều Khiển Robot Humanoid UXA90 LIGHT

Một trong những vấn đề quan trọng của việc đi bộ của robot humanoid là tạo ra các đường đi mong muốn để đảm bảo sự ổn định và tránh va chạm với các chướng ngại vật. Do sự tương đồng giữa robot hình người và sự di chuyển của con người, một số khía cạnh quan trọng cần được xem xét để tạo ra sự di chuyển hai chân tự nhiên, đó là: Học hỏi (đào tạo), khả năng thích ứng cao để đối phó với địa hình không bằng phẳng và các xáo trộn bên ngoài. Trong những trường hợp cụ thể, chuyển động tối ưu để giảm tiêu thụ năng lượng trong khi đi bộ.

2.1. Duy Trì Sự Cân Bằng Bài Toán ZMP và Điểm Không Mô men

Một thách thức lớn trong điều khiển robot humanoid là duy trì sự cân bằng. Khái niệm ZMP (Zero Moment Point) đóng vai trò quan trọng. ZMP là điểm trên mặt đất nơi vectơ mô-men tổng hợp của các lực quán tính và lực hấp dẫn của toàn bộ cơ thể có các thành phần bằng không trên mặt phẳng ngang. Việc giữ ZMP nằm trong đa giác hỗ trợ (SP) rất quan trọng để robot hình người không bị ngã.

2.2. Tạo Dáng Đi Tự Nhiên Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chuyển Động

Để tạo ra dáng đi tự nhiên cho robot humanoid, cần xem xét nhiều yếu tố, bao gồm: tốc độ đi bộ, chiều dài bước chân, thời gian chu kỳ bước đi và sự phối hợp giữa các khớp. Việc mô phỏng chính xác dáng đi của con người là một thách thức lớn, đòi hỏi các thuật toán phức tạp và khả năng xử lý dữ liệu lớn. Các nhà nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, từ các mô hình toán học đơn giản đến các hệ thống học máy phức tạp.

III. Phương Pháp Điều Khiển Robot Humanoid UXA90 LIGHT Hiệu Quả

Luận văn này trình bày phương pháp hoạch định quỹ đạo cho chuyển động đi hai chân của Humanoid robot và áp dụng lên robot UXA-90. Dựa trên thông số động học của robot này, bài toán động học thuận và ngược của hai chân robot 12 DoF đã được giải quyết, một mô hình mô phỏng đã được xây dựng. Kết quả thực nghiệm cho thấy quỹ đạo hoạch định có thể làm robot đi ổn định. Cần có các phương pháp điều khiển tinh vi để robot UXA90-LIGHT di chuyển một cách mượt mà và ổn định.

3.1. Động Học Thuận và Ngược Giải Quyết Bài Toán Vị Trí và Góc Quay

Giải bài toán động học thuận và ngược là bước quan trọng trong điều khiển robot humanoid. Động học thuận cho phép xác định vị trí và hướng của bàn chân robot khi biết góc quay của tất cả các khớp. Động học ngược cho phép xác định góc quay của các khớp để đạt được vị trí và hướng mong muốn của bàn chân. Các thuật toán này thường phức tạp và đòi hỏi tính toán nhiều.

3.2. Mô Hình Hóa Robot Sử Dụng Mô Hình Con Lắc Ngược Tuyến Tính

Mô hình con lắc ngược tuyến tính (Linear Inverted Pendulum Model - LIPM) là một mô hình đơn giản nhưng hiệu quả để mô phỏng động lực học của robot humanoid. Mô hình này giả định rằng trọng tâm của robot nằm ở một điểm duy nhất và robot di chuyển như một con lắc ngược. Mô hình LIPM được sử dụng rộng rãi trong các thuật toán điều khiển robot humanoid để tạo quỹ đạo dáng đi ổn định.

3.3. Lập Kế Hoạch Bước Chân Tối Ưu Hóa Quỹ Đạo và Thời Gian

Lập kế hoạch bước chân là quá trình xác định vị trí và thời gian của mỗi bước chân để đạt được mục tiêu di chuyển. Quá trình này cần xem xét nhiều yếu tố, bao gồm: sự ổn định, tránh va chạm và hiệu quả năng lượng. Các thuật toán lập kế hoạch bước chân thường sử dụng các kỹ thuật tối ưu hóa để tìm ra quỹ đạo tốt nhất.

IV. Mô Phỏng và Thực Nghiệm Điều Khiển Robot UXA90 LIGHT

Mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra và đánh giá các thuật toán điều khiển robot humanoid trước khi triển khai trên robot thực tế. Mô phỏng cho phép thử nghiệm các tình huống khác nhau và điều chỉnh các tham số điều khiển để đạt được hiệu suất tốt nhất. Kết quả thực nghiệm trên Robot UXA90-LIGHT cho thấy tính khả thi của các phương pháp được đề xuất.

4.1. Môi Trường Mô Phỏng Thiết Kế và Kiểm Thử Thuật Toán

Môi trường mô phỏng cung cấp một nền tảng ảo để kiểm tra các thuật toán điều khiển robot humanoid. Môi trường này cần mô phỏng chính xác động lực học của robot và môi trường xung quanh. Các công cụ mô phỏng phổ biến bao gồm: Gazebo, V-REP và MATLAB/Simulink. Việc sử dụng môi trường mô phỏng giúp giảm thiểu rủi ro và chi phí trong quá trình phát triển.

4.2. Kết Quả Thực Nghiệm Đánh Giá Hiệu Suất và Độ Ổn Định

Kết quả thực nghiệm trên Robot UXA90-LIGHT cho thấy tính khả thi của các phương pháp điều khiển được đề xuất. Các thử nghiệm cần đánh giá hiệu suất và độ ổn định của robot trong các điều kiện khác nhau. Các chỉ số hiệu suất bao gồm: tốc độ đi bộ, chiều cao bước chân và độ chính xác vị trí. Các chỉ số ổn định bao gồm: khoảng cách ZMP từ trung tâm đa giác hỗ trợ và góc nghiêng của thân robot.

4.3. Phân Tích và So Sánh Đối Chiếu Kết Quả Mô Phỏng và Thực Tế

Việc phân tích và so sánh kết quả mô phỏng và thực tế là rất quan trọng để đánh giá tính chính xác của mô hình và thuật toán điều khiển. Sự khác biệt giữa kết quả mô phỏng và thực tế có thể do nhiều yếu tố, bao gồm: sai số mô hình, sai số cảm biến và nhiễu. Việc xác định và giải quyết các nguyên nhân gây ra sự khác biệt này là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất của robot humanoid.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Robot Humanoid UXA90 LIGHT Tiềm Năng Phát Triển

Robot Humanoid UXA90-LIGHT có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm: giáo dục, nghiên cứu, dịch vụ và giải trí. Với kích thước nhỏ gọn và chi phí hợp lý, UXA90-LIGHT là một nền tảng lý tưởng cho các dự án nghiên cứu và giáo dục về robot humanoid. Ứng dụng Robot Humanoid trong tương lai sẽ ngày càng được mở rộng.

5.1. Giáo Dục và Đào Tạo Nền Tảng Thực Hành Về Robotics

UXA90-LIGHT là một nền tảng tuyệt vời cho việc giảng dạy và học tập về robotics. Sinh viên có thể sử dụng robot này để thực hành các khái niệm về điều khiển robot, lập trình và trí tuệ nhân tạo (AI). Việc sử dụng robot humanoid trong giáo dục giúp sinh viên có được kinh nghiệm thực tế và hiểu sâu hơn về các nguyên tắc cơ bản của robotics.

5.2. Nghiên Cứu và Phát Triển Thử Nghiệm Các Thuật Toán Mới

Robot Humanoid UXA90-LIGHT có thể được sử dụng để nghiên cứu và phát triển các thuật toán điều khiển robot mới. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng robot này để thử nghiệm các thuật toán điều khiển khác nhau và đánh giá hiệu suất của chúng. Việc sử dụng robot humanoid trong nghiên cứu giúp đẩy nhanh quá trình phát triển các công nghệ robotics tiên tiến.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Robot Humanoid UXA90 LIGHT

Nghiên cứu điều khiển robot humanoid UXA90-LIGHT đã đạt được những kết quả đáng khích lệ. Các thuật toán điều khiển được đề xuất đã cho phép robot di chuyển một cách ổn định trong môi trường mô phỏng và thực tế. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần được giải quyết để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của robot. Hướng phát triển trong tương lai tập trung vào việc tích hợp trí tuệ nhân tạo, tăng cường khả năng cảm nhận và tương tác của robot.

6.1. Tích Hợp Trí Tuệ Nhân Tạo Nâng Cao Khả Năng Tự Chủ

Tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) là một hướng phát triển quan trọng của robot humanoid. AI có thể được sử dụng để cải thiện khả năng nhận thức, lập kế hoạch và ra quyết định của robot. Với AI, robot có thể tự động thích nghi với môi trường xung quanh và thực hiện các nhiệm vụ phức tạp mà không cần sự can thiệp của con người.

6.2. Cải Tiến Cảm Biến và Tương Tác Mở Rộng Ứng Dụng

Cải tiến hệ thống cảm biến và khả năng tương tác là một hướng phát triển quan trọng khác của robot humanoid. Robot cần có khả năng cảm nhận môi trường xung quanh một cách chính xác và đáng tin cậy. Ngoài ra, robot cần có khả năng tương tác với con người một cách tự nhiên và hiệu quả. Việc cải thiện cảm biến và tương tác sẽ mở rộng phạm vi ứng dụng của robot humanoid.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ------------------------------ NGUYỄN VĂN TIẾN ANH STUDY ON CONTROL OF UXA90-LIGHT HUMANOID ROBOT NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ROBOT UXA90-LIGHT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. NGUYỄN TẤN TIẾN TP. HCM, 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ------------------------------ NGUYỄN VĂN TIẾN ANH STUDY ON CONTROL OF UXA90-LIGHT HUMANOID ROBOT NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN ROBOT UXA90-LIGHT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. NGUYỄN TẤN TIẾN TP.

HCM, 2017 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. NGUYỄN TẤN TIẾN. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 :PGS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG.

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :PGS. (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 04 tháng 07 năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. TRẦN THIÊN PHÚC 2.

NGUYỄN THANH PHƯƠNG 3. LÊ ĐỨC HẠNH 5. PHÙNG TRÍ CÔNG Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc I.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN TIẾN ANH. Ngày, tháng, năm sinh: 19/05/1992. Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, ĐIỀU KHIỂN ROBOT UXA90-LIGHT II.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu tổng quan về vấn đề nghiên cứu, từ đó xác định đầu bài công việc cụ thể - Mô hình hóa hệ thống - Thiết kế bộ điều khiển - Mô phỏng/thực nghiệm đánh giá kết quả - Kết luận III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 15/05/2016 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 19/06/2017 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): PGS.NGUYỄN TẤN TIẾN.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên và chữ ký) Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ này vào trang đầu tiên của tập thuyết minh LV Acknowledgements (Lời cảm ơn) Trong quá trình thực hiện luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn đến những người đã hỗ trợ giúp đỡ mình trong suốt thời gian qua. Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm đến thầy Nguyễn Tấn Tiến, người đã hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu đề tài này, tạo điều kiện để tôi có thể tham gia dự án thực tế về Humanoid robot, tham gia các hội nghị khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu để tích lũy và trao đổi kiến thức chuyên môn. Tiếp theo, lời cảm ơn xin được gửi tới thành viên của Hi-Tech Lab hỗ trợ tôi trong việc góp ý, trao đổi trong công việc, giúp tôi thiết kế modun ZMP được sử dụng trong luận văn này. Cuối cùng tôi xin cảm ơn đến quý thầy trong bộ môn Cơ điện tử đã truyền đạt kiến thức cho tôi xuyên suốt từ đại học đến thời điểm thực hiện luận văn này.

Tp Hồ Chí Minh, 17 tháng 6 năm 2017 Nguyễn Văn Tiến Anh i Abstract This thesis presents the study on walking control of biped robot based on humanoid robot UXA-90. The forward and inverse kinematics of 12 DoF biped robot were solved, a simulation tool also developed to implement walking gait. The experiment results show that robot can be stable walking by using the gait was designed. Tóm tắt Luận văn này trình bày phương pháp hoạch định quỹ đạo cho chuyển động đi hai chân của Humanoid robot và áp dụng lên robot UXA-90.

Dựa trên thông số động học của robot này, bài toán động học thuận và ngược của hai chân robot 12 DoF đã được giải quyết, một mô hình mô phỏng đã được xây dựng. Kết quả thực nghiệm cho thấy quỹ đạo hoạch định có thể làm robot đi ổn định. ii Declaration This thesis is a presentation of my original research work. Wherever contributions of others are involved, every effort is made to indicate this clearly, with due reference to the literature, and acknowledgement of collaborative research and discussions.

Nguyễn Văn Tiến Anh iii Table of Contents Acknowledgements. iii Table of Contents. iv List of Figures. vii List of Tables.

ix List of Abbreviations .1 Adult-sized humanoid robot .1 WABIAN series of Waseda University .2 Honda Humanoid robot .3 HRP series of AIST/KAWADA .4 HUBO series of KAIST .5 Boston Dynamics Humanoid robot .6 NASA’s Humanoid robot .2 Child-sized humanoid robot .1 Nao Humanoid robot .2 iCub Humanoid robot .3 DARwIn-OP Humanoid robot .4 UXA-90 Humanoid robot .1 Introduction to human walking gait .2 Humanoid robot walking pattern generation .3 The stability of biped walking.4 Overview of the Thesis .14 CHAPTER 2: BIPED ROBOT: MODELING AND KINEMATICS .1 Modeling of biped robot .1 The Zero Moment Point .3 The Linear Inverted Pendulum Model.4 The Cart-Table Model .2 Kinematics of biped robot .29 CHAPTER 3: CONTROL OF WALKING GAIT .35 CHAPTER 4: SIMULATION AND EXPERIMENT .2 Experiment on UXA-90 robot .2 Experiment results and discussion .1 Remark of UXA-90.2 Contributions of thesis .3 Recommendations for future research .46 Appendix A: MATLAB code .48 Appendix B: UXA-90 datasheet .53 vi List of Figures Figure 1.1 Wabian-2 humanoid robot .2 Honda humanoid robots .3 HRP humanoid robots .4 Humanoid robots of KAIST .5 Boston Dynamics humanoid robots .6 Valkyrie humanoid robot .7 NAO humanoid robot.8 DARwIn-OP humanoid robot .9 UXA-90 humanoid robot .10 Human walking cycle [16] .11 CoM, ZMP, and Support Polygon [18] .12 The approaches used for generating walking patterns of biped robot [19]11 Figure 1.1 Biped mechanism and forces acting on its sole .2 The ground reaction forces 𝑓𝑖 = [𝑓𝑖𝑥 𝑓𝑖𝑦 𝑓𝑖𝑧 ] at the discretized points 𝑝𝑖 = 𝑇 [𝑝𝑖𝑥 𝑝𝑖𝑦 𝑝𝑖𝑧 ] .3 Schematic 3D Biped model and ZMP at P .5 The Cart-Table model .6 Basic parameters of UXA-90 .7 The coordination of biped robot.8 The coordinates on let leg .9 The coordinates on right leg.10 Characterization of generic link 𝒊 .11 Inverse kinematic algorithm.12 Inverse kinematic of a singular posture.1 Pattern generation as ZMP tracking control .2 ZMP reference and CoM trajectory on 𝒙 direction.3 ZMP reference and CoM trajectory on 𝑦 direction.4 Footstep planning, ZMP reference and CoM trajectory in 𝑥𝑦 plan .5 Ankle trajectories design with 𝐿𝑎0 = 𝐷𝑠/2, 𝐻𝑎0 = 0.6 Walking gait of 4 steps with single support, double support, swing, stance phase time are: 𝑇𝑠𝑠 = 0.1 The block diagram of biped robot walking simulation .2 Joints position during walk .3 Configuration of 4 sensors on each foot .4 Attachment of each sensor include: (1) Contact point; (2) Foot plate 1; (3) Rigid plate 1; (4) Rigid plate 2; (5) Flexi Force A401 sensor; (6) Foot plate 2 .5 Magnitude of pressure .6 Implement walking gait on real robot .7 Simulation and experiment result of ZMP .1 System schematic of robot UXA-90 .2 ROS software is being developed by author .1 The binary tree of robot link .3 SAM-30 and SAM-100P specifications .4 SAM-160P and SAM-210P specifications .52 viii List of Tables Table 1.1 The methods of the pattern generators for biped walking [20].1 Modified Denavit-Hartenberg parameter of the legs .24 ix List of Abbreviations CoM Center of Mass CoP Center of Pressure DoF Degree of Freedom DSP Double Support Phase SSP Single Support Phase ZMP Zero-Moment Point 3D LIPM 3D Linear Inverted Pendulum Model ROS Robot Operating System x CHAPTER 1: INTRODUCTION CHAPTER 1: INTRODUCTION During the past three decades research, development of robotics has expanded from traditional industrial robot manipulators to include autonomous and animal-like or humanoid robots. The field of humanoid robotics is concerned with the creation of robots which are broadly human-like in their behavior, their morphology or both. Building truly humanoid robots will require significant advances in areas including high-level cognition, computer vision, speech synthesis, speech recognition, manipulation and biped locomotion. Over the past two decades, the field of humanoid robotics has witnessed significant advances and many humanoid robots project have been developed.1 Adult-sized humanoid robot 1.1 WABIAN series of Waseda University Figure 1.1 Wabian-2 humanoid robot The first humanoid research was performed by Kato and Tsuiki at Waseda University in Japan in 1972.

This research realized a static walking by a heavy model: 1 CHAPTER 1: INTRODUCTION WL-5 a three-dimensional, 11 DoF1 walker [1]. The WL-5 was used as the lower limbs of the WABOT-1 [2] which is the first full-scale anthropomorphic robot developed in the world. It consisted of a limb-control system, a vision system and a conversation system. The WABOT-1 was able to communicate with a person in Japanese and to measure distances and directions to the objects using external receptors, artificial ears and eyes, and an artificial mouth.

The WABOT-1 walked with its lower limbs and was able to grip and transport objects with hands that used tactile sensors. In 1984, the research group developed WABOT-2, a robot capable of performing on musical instruments with a capability equivalent to that of a professional musician. In 2006, WABIAN-2 was released [3]. Its trunk is designed in order to permit rotation, and forward, backward, and side-way movement.

Further, its arms are designed to support its complete weight when pushing a walk assist machine. Moreover, it can lean on a walk-assist machine by forearm control using trunk motion.2 Honda Humanoid robot Figure 1.2 Honda humanoid robots Honda has been doing research on robotics since 1986, the research started with straight and static walking of biped robot [4], [5]. In December 1996, they announced 1 Degree of Freedom 2 CHAPTER 1: INTRODUCTION the world’s first self-regulating two-legged humanoid robot P2. It has 182 [cm] tall, weighs 210 [kg] with total 34 of DoF.

Because heavy, it has operational time of only 15 min and can walking on an uneven floor. In 2000, Honda introduced ASIMO1. ASIMO can both walk and run (at speeds of up to 3 [km/h]), and the current version incorporates a total of 57 DoF. ASIMO can also walk up and down stairs, and perform dance routines.

ASIMO can walk in a straight line, on a circle, turn and even slalom, enabling ASIMO to operate in most common human environments. As well as improving the complexity of its walking direction.3 HRP2 series of AIST/KAWADA The HRP is a project for development of general domestic helper robot in Japan. This project is spearheaded by Kawada Industries and supported by the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) and Kawasaki Heavy Industries, Inc. In 1997, the project released robot HRP-1, this robot was developed based on Honda P3 robot.

HRP-1 has been used for investigating the applications of a humanoid robot for the maintenance task of industrial plants and security services of home and office [6]. After that, the project developed HRP-1S robot. In this robot, they combined Honda P3 hardware and AIST controller. Its legs and arms are controlled separately and not suitable for some application [7].