这就是4位男生研发的蛇形机器人
    
    时报讯 浙大有一条“蛇”，它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形的路线优哉游哉地穿越，甚至，它还能帮你“捡”东西。如此乖巧的一条“蛇”，在近日召开的日内瓦国际发明展上虏获评委的眼光，从全球45个国家和地区的1000多项发明作品中脱颖而出，获得了金奖。
    
    “我们叫它AirDancer。”浙大机械电子工程专业的本科生汪文广与同学张京韧、陈高翔、方诗麟是“蛇爸爸”，说起这位“儿子”的诞生，他们笑称是意外。而且透露，这次亮相全球的是第一代机器蛇，现在他们已进入第二代的研发，要让“蛇”能够根据不同环境换“皮肤”。
    
    灵感来自于“偷懒”
    
    一天晚上，方诗麟躺在床上听歌，不小心把MP 3掉到床缝里了。“当时就想，如果能有个机器人像蛇一样灵巧又听话就好了，就能帮我把MP3捡起来。”方诗麟说想起蛇，是因为蛇有柔软多变的身躯，能够适应各种复杂的地理环境，是越障能力最强的生物之一。
    
    方诗麟和小伙伴们一搜，果然有机器蛇。可是，它们大多是由电机或舵机驱动的，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？
    
    刘昊听了他们的想法，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，很好啊。”刘老师于是向学生开放了实验室，还提供了一个闲置的实验装置。
    
    热心摊主帮助“蛇”出世
    
    怎样让机器人也能像蛇那样自由蜿蜒呢？刘老师启发4位男生，微型气缸可以使机器人做得小巧又灵活。
    
    说说是一句话，实际上，这个“小”很难，至少零件都要迷你型的。
    
    4位男生研发的蛇形机器人直径只有69毫米，连接的关节轴承，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。第二次去，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，摊主挺热心，帮他们找到了所需材料。
    
    于是，我们才能见到首次将气动驱动和并联机构引入的蛇形机器人——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4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。
    
    潮湿管道中行走自如
    
    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前进，而是“原地踏步”。
    
    “一定是哪个参数出了问题。”刘昊与学生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，但当看到它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3位男生送给张京韧一个美誉，“驭蛇大师”。
    
    刘昊说，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。
    
    （2014-05-27）