“藤蔓”機器人誕生記

嗨，造粉們，大家印象中的機器人什么樣？有手有腳酷似人類？其實，機器人可以是千姿百態(tài)的，只要其形態(tài)有助于完成任務(wù)就行。本期咱們來看一款很有趣的機器人，相信其獨特的設(shè)計與制造思路，能給大家不少啟發(fā)——

我簡單，我便宜，但我就是好用

美國斯坦福大學(xué)開發(fā)的新款軟體機器人“藤蔓”，看上去跟一根管子沒什么兩樣——實際上，其主體的確就是一根充氣軟管。別看“藤蔓”簡單得不得了，制造材料也普普通通，一分鐘就能做出一根，成本低得要命，它的應(yīng)用價值卻不小，甚至可以救人性命。

知識窗：軟體機器人是本體采用柔軟材料制作的新型機器人，區(qū)別于用金屬等硬質(zhì)材料制造的傳統(tǒng)機器人。

雖然“藤蔓”只是一根細(xì)細(xì)的管子，但卻有一手絕活——可以不斷往前延伸。狹窄的裂縫、細(xì)小的孔洞擋不住它;尖利的釘子、玻璃，粘力強勁的膠水、粘蠅板，阻止不了它勇往直前;車輪會陷入的泥沼或打滑的冰面，它照樣運動無礙。

因此“藤蔓”可深入人類或其他機器人難以到達(dá)的地方，攜帶攝像頭等傳感器和其他工具，執(zhí)行各種任務(wù)，比如在地震、車禍等環(huán)境復(fù)雜的災(zāi)難現(xiàn)場搜救遇難者，參與考古挖掘、太空探索等。

救援人員和大型機械進不去的建筑廢墟，“藤蔓”卻暢行無阻。由于它很便宜，一次出動幾百條也不成問題。它可以攜帶傳感器傳輸圖像、定位遇難者，也可以直接掀開重物救人

還有一個特別有趣的應(yīng)用值得一提：為呼吸困難的病人插管。傳統(tǒng)的氣管插管要先將喉鏡插入病人咽喉，用目視方式找到氣管，再將呼吸管插入，即使是訓(xùn)練有素的醫(yī)護人員也需要花上好幾分鐘，并小心翼翼地控制力度。而使用微型“藤蔓”，任何人都能秒插好管。這是因為氣體有流動性，會自動向阻礙小的地方運動，所以即使不知道前方情況，充氣軟管也能自動找到通路。這是一個很好的被動智能的例子。

靈感來自藤蔓

軟體機器人的設(shè)計通常是模仿自然界各種生物，如蚯蚓、章魚、水母等?！疤俾蹦７碌牟挥谜f，是藤蔓。

它的開發(fā)者之一、機械工程助理教授埃利奧特·霍克斯，在辦公室里種有一根藤蔓。看著藤蔓柔軟的卷須不斷長長，盤繞架子，自動尋找并伸向陽光，霍克斯覺得很了不起，他思考：有沒有辦法能讓機器人做到這一點，朝著固定目標(biāo)不斷“生長”？

植物藤蔓生長時其他部分并沒有移動，只有尖端在延伸，“藤蔓”機器人模仿了這一特點。植物通過細(xì)胞的增多，使得體積和長度增加來實現(xiàn)尖端的延伸，機器人沒有細(xì)胞，但同樣可以增加體積和長度，一個簡單的方法就是充氣。壓縮空氣進入密封的軟管里，將管子內(nèi)部折疊卷曲的材料展開并推動其往外翻，這樣一來管子就一點點伸長，好像生長一樣。

除了自行“生長”，這個絕妙的設(shè)計還有許多很棒的特質(zhì)：空氣+軟管的組合夠軟，也夠靈活，又強韌有力，空間再狹小、路徑再曲里拐彎，也能活動自如;折疊外翻的構(gòu)造則無懼黏合劑的“封鎖”，即使外層被粘住，內(nèi)層也不受影響;就算管子被尖釘利刺扎穿，通過提高氣壓，依然能推動尖端伸展;更妙的是，管子不同部分大小可以不一樣，根據(jù)“壓力=壓強×接觸面積”，大的部分能夠產(chǎn)生驚人的力量，輕松推開或舉起重物，清障救人，同時始終保持柔軟，避免二次傷害。

當(dāng)然，只有一根管子還不能算機器人，因此還要對“藤蔓”進行完善。

首先是給它添加“感官”，也就是安裝攝像頭等傳感器。攝像頭可以用尾帽固定在主體前端，由管子從后面推著前進;或裝在一個外部框架上，這個框架與內(nèi)部框架相連，實際上是在管子的受壓部分像過山車的輪子一樣繞著軌道走，這樣可防止攝像頭隨著機器人的延伸而脫落。

再就是添加“肌肉”，實現(xiàn)主動操控。方法也很簡單有趣：軟管總是會朝較短的一側(cè)彎曲，所以只要想辦法使一側(cè)比另一側(cè)短，就能讓管子轉(zhuǎn)向。“藤蔓”的主體軟管上粘有另外三條管子，它們用尼龍纖維按斜45°方向織成，各自連著一臺氣泵，就像人工肌肉一樣。用氣泵給其中一條管子加壓，它會橫向膨脹，使得長度相對縮短，于是主體軟管就朝向這一側(cè)彎曲。通過減小或增大氣壓，三條“肌肉”伸長縮短相互配合，“藤蔓”機器人就能實現(xiàn)靈活拐彎、轉(zhuǎn)向，甚至像真正的藤蔓一樣彎曲纏繞。

新型機器人“藤蔓”的開發(fā)過程介紹完了，它的巧妙設(shè)計能不能拓展你對機器人的認(rèn)識？它的構(gòu)造那么簡單，用身邊的材料就能制造，你不妨動手試試，或許能為它找到更多的新用途呢。