機器人的巧手

冬梅

機器人現(xiàn)在已經(jīng)“飛入尋常百姓家”，相信有些同學(xué)家里早就出現(xiàn)了機器人的身影。有的小讀者可能對機器人的手比較失望，因為，我們想象中，機器人的手應(yīng)該和人的手差不多，至少也要收放自如。不要失望，雖然它們的手看上去有些笨拙，但在靈巧上卻絲毫不輸給我們的手。

機器人的手，其實就是機器人的執(zhí)行系統(tǒng)，一般做成鉗形夾持器一一只有夾持器的鉗口與物件形狀吻合時，它才能握得牢靠。一旦物件形狀改變，就要更換另一種鉗口。針對這種情況，有人決定給機器人“多裝幾只手”。比如，日本的科學(xué)家就給機器人安上了特殊裝置，使機器人能夠在眾多鉗口中自由切換，選出需要的一種。不過，更換夾持器的鉗口雖然讓機器人實現(xiàn) 了多功能，但也會使機器人的構(gòu)造變得復(fù)雜，而且安裝的夾持器鉗口種類也是有限的。

也有人說：造幾種專用機器人，讓它們各司其職不行嗎？機器人就其實質(zhì)來說，是為了方便人們的生活。如果由于夾持器的能力有限，使這種由電子計算機控制的機器變成使用范圍狹窄的專用機械，那就得不償失了。其實，解決的方法很簡單：如果機器人能夠擁有像普通人一樣靈活的雙手，那它就能夠焊接零件、組裝箱子、照看小孩……

我們來看一個場景：桌子上擺著一尊小巧的陶瓷塑像、一根鋼管、一只薄玻璃燒瓶、一枚新鮮的雞蛋、一個指甲大小的齒輪，還有一朵剛剛采來的野菊花。機器人從容地擺動著它那戴黑“手套”的手，在操縱者的指揮下，輕輕地拿起了鮮花。接著，它放下鮮花，拿起雞蛋，圍著桌子轉(zhuǎn)了一圈后，把雞蛋完好無損地放回了原處……最后，它拿起了光滑、沉重的鋼管，緊緊握住。

這就是俄羅斯工程師佩羅夫斯基發(fā)明的機械手。這只光滑、閃亮、戴黑手套的機械手為什么可以拿起這些大小、粗細(xì)、外形不一的物品？原來，這個機器人的夾持器是一個馬蹄形的彈性密閉囊，里面裝著顆粒狀的小圓球，一邊還連著一個真空裝置。

這個裝置有什么作用呢？舉個例子：有人搬家時，可能會把衣服、被子等物品放到一個密封的儲物袋中，然后用抽氣筒把里面的空氣抽走，這樣，衣服和被子就會變硬，占據(jù)的空間也會變小。這個裝置也是同樣的原理：彈性密閉囊的外面被兩個帶褶皺的軟管夾住，軟管與空氣壓縮機的輸氣管相連?？諝獗粔嚎s時，軟管伸長，壓迫彈性密閉囊，迫使手套握住物件。之后，真空泵會使手套變硬，從而握得更牢。

這個彈性密閉囊的材料也很不簡單，它采用了凱夫拉這種合成纖維。沒錯，這就是我們在2020年第11期《學(xué)與玩》雜志中提到過的、用于制作防彈衣的材料。凱夫拉可以起到保護機器人的作用，使機器人在極端環(huán)境下，也不會出問題。

佩羅夫斯基覺得這種夾持器工作時，既需要空氣壓縮機，又要有真空泵，有些累贅。因此，他對這個裝置進行了重新設(shè)計：改良后的夾持器只需要一部真空泵，就可以壓迫手套，也能使其變硬。雖然夾持器的構(gòu)造簡化了，但性能并沒有降低。它仍然能夠穩(wěn)穩(wěn)地提起十幾公斤重的鋼鐵零件，也能拾起光滑的小子彈殼。

佩羅夫斯基還告訴人們，由于彈性密閉囊柔軟而有彈性，即使零件擺放的位置與指令有些偏差，它也照樣能夠拿到。因此，它對機器精準(zhǔn)度的要求相對較低，也就可以簡化其控制裝置了。

夾持器無須在“幾雙手”中不停切換，從而能夠連續(xù)不停地工作。我們可以讓這種巧手機器人在對人有害的環(huán)境中進行修理作業(yè)，讓它們用萬能的“手”操縱氣切器、焊槍、螺帽扳子等工具或更換零件。同時，這種機械手還可以到海底等人類未知的區(qū)域去采集樣品。隨著技術(shù)的發(fā)展，相信這雙越來越靈巧的機械手，能夠為人類做更多的事。