科學家最新（xīn）研製模擬螳（táng）螂靈敏（mǐn）仿生機械手

　　
    端起一杯咖（kā）啡對（duì）一個（gè）普通人來說不是什麽難事，可近三十（shí）年來這對於機器人來說卻是個棘手的難題。近日，美國哈（hā）佛大學和耶魯大學（xué）的研究者（zhě）正在研發（fā）一種新（xīn）的機械手可以解決這個難題。受到螳螂腿部結構的啟發，工程師們設計出的（de）機（jī）械手不僅更（gèng）加靈敏，而且更適用於不會表達的機器人。
    哈（hā）佛大學仿生機器（qì）人實驗（yàn）室的引（yǐn）領（lǐng）人（rén）羅（luó）伯特d.豪與耶魯大學的助理教授亞倫.多拉爾，共同（tóng）致力於機械手的研發。他們認為，人類研究機械手（shǒu）近二三十年時間（jiān），但製（zhì）造出的機（jī）械手很少能夠完成靈巧的動作。在現實中，機器人和人類同樣存（cún）在一定困難來建立起手（shǒu）和要（yào）抓取物體之間的聯係。人類通過張開手指使其變得柔韌靈（líng）活來彌補（bǔ）這種失誤，從而使手指在握住並拿起物體（tǐ）之前能夠沿著物體的邊緣（yuán）滑動;而應對失誤，機器人技術研究的傳統方法是使用大量的傳感器、馬達和控製器，其結果導致機（jī）械手結構複雜，費用昂貴。由於需要（yào）大量的計算機運（yùn）算來完成最簡單（dān）的任務，使（shǐ）得這種機械手動作更（gèng）加遲緩。如果讓一隻機械手端起一（yī）隻葡萄酒高腳（jiǎo）杯，除非它以蝸牛般的速度，否則在觸碰到（dào）酒杯時，在傳感信號傳（chuán）回計算機並作出反（fǎn）應前，機械手已經將這隻酒杯碰翻了（le）。
　　研究者出人意料的設計的靈感源於螳螂的腿部結構，他們選擇了完全相反的途徑，通過仿生螳螂的腿部結構，徹底改造機械手，讓（ràng）它自動調（diào）整以（yǐ）適（shì）應（yīng）抓取各種形狀的（de）物體。在上世紀80年代，加（jiā）州大學伯（bó）克利的羅伯特教（jiāo）授開始研究（jiū）螳螂如何行走在崎嶇的物（wù）體表麵。螳螂的大腦很小，羅伯特認為它們（men）不可能如此迅速地計算出敏捷的行動。他分析了螳螂腿部的力學結構和工作原理（lǐ），研究顯示它們的腿部靈活柔韌，這種結構使得螳螂無（wú）需考慮就可自動調整以適應崎嶇的物體表麵。羅伯特用（yòng）彈簧和絞鏈仿製了機器腿，並製造出一個八條腿的機器人（rén），以驚人的速度在崎嶇的物體表麵行走，而（ér）此前（qián）從未有過機器人能達到如此水平。
　 羅伯特的研究震驚了機器人學界，多拉爾和豪決定通過相似的方法製造出（chū）機械手。如果能選擇合適的彈簧和（hé）手指的形狀尺寸，機械手將可以變得柔韌並可沿著物體的邊緣滑（huá）動，以抓取物體，如同人類的端起一個（gè）咖啡杯一樣。首先，他（tā）們通（tōng）過（guò）電（diàn）纜和滑輪（lún）控製兩個雙連接的塑料手指和一（yī）個單獨的馬達，然後再添加（jiā）另外一組（zǔ）手指以穩定地抓取。盡管隻有四指（zhǐ）結構，最終的機械手具備了人手的幾（jǐ）項特性。除此之外，機械手的關節（jiē）能夠張開25度到45度，並且指根（gēn）部的關節比手指關節更加靈活。設計者同樣加裝了傳感器（qì）來感測（cè）手指觸碰物體和關節的角度（dù）。雖然機械手的自動調整還存在很多小（xiǎo）毛病，但傳感器（qì）能夠彌補一些大的失誤。
　　最終這個結構簡單的機械手能靈巧地完成抓取大多數物體的任務，它為未來的家用（yòng）服務（wù）機器人提供了發展平台。研究者將這項技術同樣應用於假肢研究，每個手指的重量不到42.5克是個顯著優勢，因為很多被截（jié）肢者就是因（yīn）為假肢的笨重不便（biàn）而放棄使用。目（mù）前，機械手尚無法熟練抓取鑰匙和餐叉之類的小物件，完成這（zhè）些靈巧的動作需要加（jiā）裝額外的馬達（dá），這將增加機械手的重量和複雜程度。研究者正在（zài）探（tàn）索一種具有可反向（xiàng）拇指的新構造以（yǐ）解（jiě）決此問題。
 　近三十（shí）年來，人們為（wéi）了改善機械手的功能而（ér）使其變得更加複雜，多拉爾和豪的研究（jiū）成果為機器人學界開拓了一個新思路，而這還有很長的路要走。
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