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424蛇形機(jī)器人一直是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(CMU)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室最引人注目的項(xiàng)目之一，早在十年前，CMU的仿生機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室就開(kāi)始了該項(xiàng)目的工作，并在兩年后研發(fā)出了第一臺(tái)可自主移動(dòng)的蛇形機(jī)器人。這款機(jī)器人依據(jù)仿生學(xué)原理設(shè)計(jì)，體型瘦而長(zhǎng)，頭部裝有相機(jī)，適合在狹小空間作業(yè)，如進(jìn)入人類無(wú)法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行搜索和救援。
盡管機(jī)器人的商業(yè)轉(zhuǎn)型非常成功，但CMU的研究人員更關(guān)注它在科研上的作用，他們認(rèn)為，蛇形機(jī)器人會(huì)是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)突破口，它的研究方向也為蛇形機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)了更多可能性。
模塊化組合讓機(jī)器人更“靈活”
在過(guò)去十年中，大大小小的機(jī)器人社區(qū)風(fēng)靡美國(guó)，機(jī)器人愛(ài)好者們仿照樂(lè)高機(jī)器人的搭建方法，在蛇形機(jī)器人中引入模塊化組合方式，甚至設(shè)計(jì)出了即插即用的機(jī)器人執(zhí)行器。
在最新版本的CMU蛇形機(jī)器人中，研究人員采用了模塊化概念,在各關(guān)節(jié)部位安裝壓力傳感器，機(jī)器人能感知力度，纏繞住物體后可緊貼向上移動(dòng)，省去了根據(jù)環(huán)境預(yù)編程移動(dòng)路徑的麻煩。
模塊化設(shè)計(jì)的一大優(yōu)點(diǎn)是可以任意增加、減少互換組件來(lái)改變機(jī)器人的長(zhǎng)度，這擴(kuò)大了機(jī)器人的適用范圍，但顯然研究人員的腦洞不止于此。如今在匹茲堡實(shí)驗(yàn)室中的機(jī)器人“蛇”長(zhǎng)出了不少“腿”，這使它看起來(lái)更像一只金屬昆蟲(chóng)或甲殼類動(dòng)物。
研究人員稱之為“蛇怪”。它沿用了原蛇形機(jī)器人的“頭部”和“腿部”，只是改變了組合方式。較之蛇形機(jī)器人，“蛇怪”的身體構(gòu)造為電源和其他內(nèi)部組件提供了更多空間，這意味著機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)都將變得更靈活，可以不受限制地走動(dòng)。同時(shí)，“蛇怪”內(nèi)置壓力傳感器，即使“長(zhǎng)”了六條腿，它同樣可以抱緊物體向上滾動(dòng)?！吧吖帧睕](méi)有配備視覺(jué)傳感器，也不支持路線編程規(guī)劃，它完全仿照動(dòng)物與環(huán)境的交互方式，根據(jù)狀態(tài)變化不斷調(diào)整自己以適應(yīng)環(huán)境。
蛇形機(jī)器人大有用處
此前，日本京都大學(xué)、金澤大學(xué)和岡山大學(xué)等的研究小組研發(fā)出一款蛇形機(jī)器人，可在復(fù)雜彎曲的管道中蜿蜒前行實(shí)施調(diào)查，還有望用于災(zāi)害時(shí)因危險(xiǎn)導(dǎo)致人不能進(jìn)入的建筑內(nèi)部探查；據(jù)悉該機(jī)器人全長(zhǎng)約2米，重約9公斤，搭載高性能傳感器，以回聲確定自身位置，操作中不會(huì)迷失方向。
同時(shí)可通過(guò)噴射空氣來(lái)抬高配備攝像頭的前端部分，以收集詳細(xì)信息。此外從瓦礫上通過(guò)時(shí)，還能像蛇一樣纏繞很細(xì)的管道外側(cè)向上攀爬。
美國(guó)范德堡大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的教授們?cè)邪l(fā)出一款用于幫助醫(yī)生手術(shù)的蛇形機(jī)器人，在醫(yī)生顯微外科手術(shù)中醫(yī)生失去觸覺(jué)和感知壓力的能力、視線也受阻時(shí)，這款靈活的蛇形機(jī)器人可以鉆到身體里的某個(gè)部分，代替醫(yī)生的手部操作。
作為外科醫(yī)生的得力助手，這款蛇形機(jī)器人能夠提高醫(yī)生們的專業(yè)技能，并最終提高手術(shù)的質(zhì)量。它們也可以在很小的空間內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，然后完成各種復(fù)雜的手臂任務(wù)，比如縫針。
