第四章 运动控制与步态 第三节 姿势控制

人形机器人工作原理人形机器人是一种模拟人类外形和行为的机器人。

它利用先进的科技和人工智能技术实现了与人类相似的动作和表情，进而能够执行各种任务和工作。

本文将详细介绍人形机器人的工作原理。

一、感知技术人形机器人的感知技术主要包括视觉感知、听觉感知和触觉感知。

首先是视觉感知，机器人配备了高精度的摄像头，能够通过摄像头实时获取周围环境的图像信息，并进行图像识别和目标跟踪，从而实现对周围环境的感知。

其次是听觉感知，机器人搭载了麦克风和声音识别技术，能够实时捕捉声音信号，并将其转化为数字信号进行处理。

最后是触觉感知，机器人的手臂、脚部等关节配备了触觉传感器，能够感知到外界物体的触摸和力度，从而实现对外界的触觉感知。

二、运动控制技术人形机器人的运动控制技术是实现其灵活自由的动作的核心。

运动控制技术主要包括姿态控制和步态控制两个方面。

姿态控制是指机器人通过关节控制实现各种姿态的切换，包括站立、行走、弯曲等。

步态控制是指机器人通过合理的腿部动作和重心调整实现自主行走和奔跑。

这两个控制技术的结合使得机器人能够像人类一样自由地移动和行走。

三、人工智能技术人形机器人的人工智能技术包括语音识别和自主学习两个方面。

语音识别技术使得机器人能够听懂人类的语言并作出相应的回应。

它通过语音信号的采集和分析，将语音转化为文本或指令进行处理。

自主学习技术是指机器人通过学习和积累经验，逐渐提升其工作能力和智能水平。

机器人能够不断地吸取新知识和技能，并将其应用于实际工作中，表现出与人类相似的智能。

四、电力系统人形机器人需要一个高效的电力系统来提供能量供给。

常见的电力系统有电池和外部供电两种形式。

电池是最常见的电力供应方式，机器人的内部电池能够为其提供短时间的能量供给。

一些特殊应用的人形机器人可能会采用更加复杂的外部供电方式，例如通过导线或无线方式接入电源。

五、安全保护技术为了保证人形机器人的安全性，需要采取一系列安全保护技术。

首先是碰撞检测与避障技术，机器人搭载了多个传感器，能够实时检测到前方障碍物并进行规避。

第一章1.简述运动技能的四个特征（1）指向目标，即动作技能都有操作目标；（2）动作技能的操作具有随意性；（3）动作技能需要身体、头、和/或肢体的运动来实现任务目标；（4）为了实现技能的操作目标，需要对动作技能进行学习或再学习；2.在金泰尔的分类法中，动作技能分类的两个纬度分别是什么？（1）操作的环境背景特征：①调节条件②尝试间变化（2）表征技能的动作功能：①身体定向②操纵3.在金泰尔的分类系统中调节条件是指什么？调节条件是指技能操作中必然存在并影响操作者运动特征的环境背景。

第二章1.什么是操作结果测量、操作过程测量？两者的差异？根据两者测量的方法举出三至四个运动教学中运动技能测量的例子。

（1）操作结果测量：指为了说明动作技能操作结果而进行测量。

（2）操作过程测量：为了说明在动作操作过程中运动控制系统某些方面的操作状态而进行的一种动作技能操作测量。

差异：①操作结果测量没有提供产生操作结果前肢体或身体行为的任何信息；②没有关于运动过程中参与工作的肌肉系统的活动信息；举例：操作结果测量：①一英里跑或打一个字所用的时间；②从发令枪响到起跑动作开始的时间；③垂直纵跳的高度；操作过程测量：①动作过程中肢体经过的高度；②动作过程中肢体运动速度；③运动中加速或减速的模式；2.简述简单反应时、选择反应时和辨别反应时及区别。

（1）简单反应时：指测试情景中只包含单一刺激并要求被试者做出单一反应动作，这时所测的反应时称为简单反应时。

（2）选择反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，每个信号需要特定的反应形式，这时测得的反应时为选择反应时。

（3）辨别反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，但被试者只需对其中的一个做出反应，对其他信号不做反应，这时测得的反应时为辨别反应时。

区别：①从刺激信号的数量来判断是不是简单反应时；②从做出的反应的信号数量来判断是不是辨别反应时。

3.将反应时分段的含义是什么？（1）在刺激信号发出和肌肉活动开始之间存在一个时间间隔，这个间隔便是反应时的第一部分，称为前动作时（pre-motor time）；（2）第二部分是从肌肉活动增加到外显肢体动作真正开始之间的时距，称为动作时（motor time）。

正常姿势控制（二）
6、姿势控制的活动系统
姿势控制的活动系统，包括影响更高水平计划（额叶皮质和运动皮质）、协调（与肌肉反应协同相协调的脑干脊髓网络）和产生力量引起有效运动以控制身体在空间的位置（运动神经元和肌肉）的系统。

7、安静站立的运动控制
安静站立的特点是自发姿势摆的很小。

肌肉张力使我们不会因为重力的作用发生瘫痪。

安静站立时，三个主要作用于背景肌张力的因素有：①.肌肉本身的固有僵硬度；②.由于神经的作用而存在于正常肌肉中的背景肌张力；
③.姿势张力。

安静站立时抗重力肌肉活动。

脊神经背根（感觉）的损伤会减少姿势张力，体现了体感输入对姿势张力的重要性。

研究表明：在安静站立时，全身肌肉的张力性活动保持身体在垂直方向上被限制在很窄的范围内。

8、有干扰站立调节
没有人绝对静止不动，相反，身体有小范围的摆动，这种摆动主要在前后方向上。

据研究，COM在矢状面上移动后用于恢复稳定性的运动模式有：踝、髋、迈步调节（图7.7）；或称作固定支撑面和改变支撑面（迈步）调节。

一些研究者更喜欢用固定支撑面调节而不是踝或髋调节，这是因为在正常滑倒的情况下，恢复平衡通常不是由单独的调节机制起作用，而是表现出由踝到髋的连续统一的运动活动。

反馈控制：指的是对外界干扰引起的感觉反馈（视觉、前庭觉、躯体感觉）的反应所产生的姿势控制。

前馈控制：指的是为保持运动时的稳定，对具有潜在不稳定的自主运动产生的预先的姿势反应。

协同：被定义为肌肉群的配对，作为一个单位进行收缩一起活动，简化了中枢神经系统（CNS）的控制需求。