2014年4月，瑞士召开日内瓦国际发明展上，负责给全球45个国家和地区的1000多项发明“打分”的评委们，特别青睐一条诞生于浙大玉泉校区的“蛇”，为它颁出了一个金奖。
    
    这条蛇能在湿漉漉的草丛里自由地爬行，碰到障碍物就灵巧地避开或者翻过去；如果你给它设置一个迷宫，它会循着S型的路线优哉游哉地穿越。甚至，它还能帮你“捡”东西———一款新型的蛇形机器人。“蛇爸爸”，浙大机械电子工程专业的本科生汪文广、张京韧、陈高翔和方诗麟给它起名为AirDancer。
    
    要够“柔软”才像蛇
    
    灵感来自于一个“偷懒”的想法。一天晚上，方诗麟躺在床上听歌，不小心把mp3掉到床缝里了。方诗麟突然想到，如果能有个机器人像蛇一样灵巧又听话就好了。
    
    方诗麟和小伙伴们一搜，果然有“蛇”，可是它们大多是有电机或舵机驱动的，在自由度、越障能力、环境适应性等方面都有欠缺。他们想到，机电所刘昊副教授上过《气动电子技术》课，如果采用气动的方式驱动，是不是就能解决这些问题呢？
    
    刘昊听说了同学们的想法，很赞成：“大家都在做电动机器人，你们做气动的，很有创意！能自己提出创新的思想并努力实现，很好哇。”刘老师向四位男生开放了实验室，还把他闲置的一个实验装置拆了给他们用。
    
    蛇之所以能适应各种复杂的地理环境，成为越障能力最强的生物之一，是因为它有柔软多变的身躯和多种运动形式，怎样让机器人也能像蛇那样自由蜿蜒呢？刘老师启发四位男生，微型气缸可以使机器人做得小巧又灵活。于是，四位男生开始了第一代蛇形机器人的研发。
    
    4节蛇身可以变换4096种姿态
    
    第一代的机器蛇直径只有69毫米，这就要求所有的零件也是迷你型的。比如关节轴承，市面上大多数的直径是15毫米，但他们需要的是直径6毫米的。网上查了下，都没有现货，需要500个才能定做，而他们只需要30个关节轴承。
    
    方诗麟和陈高翔只能到机电市场碰碰运气。第一次去，问了一圈都没有。他们回来歇了一天，又去了一趟。有个摊主很好奇，“你们是哪里的？要这么小的轴承做什么呢？”方诗麟和陈高翔如实相告。后来，热心的摊主来电话说，终于找到微型轴承了。
    
    蛇身机械结构有12个微型气缸和1个手指摆动气爪。12个微型气缸组成了四个蛇身模块，每个蛇身并联机构有3个“关节”，整个蛇身有13个自由度。气缸充气就会伸长，放气就会自动复位，也就是说每个气缸都有两种姿态位置，这样算下来，理论上整个蛇身共有4096种姿态。蛇身的后面还拖着一条“尾巴”，也就是气管，后面连着气动控制系统。
    
    刘老师说，“他们首次把气动驱动和并联机构引入了蛇形机器人领域。”与同类蛇形机器人相比，同样大小的体积，并联机构能够输出更大的力，而且所使用的并联机构恰好与气缸运动方式相结合，省去了大量的减速装置，使得结构更为紧凑，更为简单。
    
    绝招：潮湿的管道中也能行走自如
    
    汪文广特别研究了蛇的运动步态。蛇的各种运动方式都是靠身体与地面的摩擦，并且适时地改变自身的姿态来实现的。他由此提出了最初的运动方案。
    
    张京韧是4位男生中动手能力最强的，平时经常帮同学修自行车，当张京韧把运动方案转换为代码导入之后，机器蛇却没有按照预想的前进，而是“原地踏步”。
    
    “一定是哪个参数出了问题。”刘老师和大家一起根据蛇实际的运动过程讨论分析其中的原因，由张京韧和陈高翔不断地对步态进行修改，最后使得蛇渐渐按照他们的想法去运动。
    
    “机器蛇很调皮，有时候喜欢跟我们反着来，程序明明是向左拐，蛇却翻滚着向右去，调试过程有点烦人，但当看到蛇按照我们的设想做动作的时候，就好高兴。”蛇终于动起来了，其他三位男生送给张京韧一个美誉，“驭蛇大师”。
    
    “由电驱动的机器蛇是‘刚性’的，做动作比较生硬，我们的机器蛇是‘柔性’的，就很灵活，而且因为没有电气元件，AirDancer可以在其他同类机器人不能到达的环境中，比如潮湿的管道中，依然行走自如。这个显著的特性使得它的应用前景十分广泛。”刘老师说。
    
    2014年3月，四位男生和学弟们一起研发了第2代的机器蛇，可以根据不同的环境更换“皮肤”。
    
    （文 吴雅兰/ 摄影 张鸯）