蛇形機器人

席金合

蛇大概是最不受人待見的爬行動物。這也難怪，蛇令人恐怖的形象和與眾不同的運動式，的確讓人毛骨悚然，避而遠之。其實，蛇除了以滅鼠而平衡生態(tài)外，還是重要的仿生對象和靈感源泉。

1972年，日本東京科技大學研制出世界上第一款蛇形機器人，長為2米，全身20個關節(jié)，依靠電機來驅(qū)動關節(jié)左右擺動而前進，功能單一。后來，研究人員將其全身各關節(jié)用萬向節(jié)連接，使身體能向任何方向彎曲，從而實現(xiàn)了“無肢運動”，諸如蠕動、游動、側移、側滾、抬頭，以及翻越障礙物等。

經(jīng)過不斷更新?lián)Q代，日本人最終用柔性材料制成8米長的機器蛇。它表面覆蓋了尼龍細毛。隨著體內(nèi)電機驅(qū)動，細毛末端撞擊地面或接觸面產(chǎn)生向前的彈力，使整個身體匍匐前進。這種機器蛇能抬高頭部的攝像頭探視前面的情景，以便根據(jù)地形扭動身子穿越，遇到懸崖或狹縫也能順和利攀爬或鉆入。

美國約輸·霍普金斯大學研制的機器蛇擁有懸停裝置。這種裝置可以讓它像眼鏡蛇一樣翹首直立，或靜止不動，或左右搖晃，而且能通過前后段交替伸展和收縮，使全身向前、向上移動。這種運動方式和蛇爬行的機理一樣，雖然速度不快，但在光滑表面攀爬能穩(wěn)定不倒，攀爬上床鋪、柜臺和飯桌等都不成問題。

美國卡耐基·梅隆大學研制的蛇形機器人在電視節(jié)目上亮相，技驚四座。

原來，它就像真蛇一樣，能根據(jù)不同目標做出附著和纏繞動作。遇到直立的物體，如旗桿、大樹和水管等，它就以環(huán)繞而上的步態(tài)垂直爬上頂端，那搖頭擺尾上樹的形態(tài)活靈活現(xiàn)。

此外，研究人員還為蛇形機器人増加了自動鎖定功能。這樣，當從高處墜落時，它可以迅速鎖定接觸到的目標，像蛇樣牢牢地纏繞在上面。

人們常說：“蛇有多長，就有多少顆心。”如果將一條蛇分成小段，每段都能在地上滾動，同樣，模塊化蛇形機器人也具備這種特點。

構成蛇形機器人的模塊都擁有各自獨立的處理器、傳感器、關節(jié)，以及電機等，即使段一段地拆解開來也是一個超短機器蛇，具有感知能力，能識別環(huán)境和自主運動。這種模塊化設計，可根據(jù)實際需要任意增減組件，而且由于各個模塊之間相互配合、協(xié)同動作，堅硬的鋼鐵機件就有了“柔軟”的軀體，以便適應各種環(huán)境，而且維修也方便。

蛇形機器人可以在不改變體形結構的前提下，通過攀爬、游泳、翻滾，以及鉆爬等運動方式，在復雜和危險的環(huán)境中，代替人從事探測、偵察、搜救、考古，以及檢修等作業(yè)。

墨西哥地震后，建筑物坍塌形成狹縫，搜救犬和生命探測儀都無法派上用場，而蛇形機器人靈活穿行其間，將麥克風和攝像頭送入廢墟內(nèi)部，探明廢墟空隙搜尋生命跡象，最終救出9名幸存者。

挪威一家研究院設計的蛇形機器人希望進入太空，配合火星車一起工作?；鹦擒嚳赏ㄟ^電纜給蛇形機器人適時充電。蛇形機器人則能清理障礙物，幫助被困的火星車脫險，并進入其他設備難以涉足的狹窄地帶探查。

美國范德堡大學研發(fā)的蛇形機器人堪稱外科醫(yī)生的得力助手。在顯微外科手術中，如果大夫的觸黨和視線受限，它可以鉆到患者體內(nèi)診斷病情或定點給藥，甚至代替醫(yī)生完成體內(nèi)某個部位的復雜手術，比如切除病灶或縫針等。

瞧，蛇給了人們這么多啟示，你是不是有點佩服它呢？