科（kē）學家最（zuì）新研製模擬螳螂靈敏仿生機械手

　　
    端起一杯咖啡對一個普通人（rén）來說不是什麽難事，可近三十年來這（zhè）對於機器（qì）人來說卻是個棘（jí）手的難題。近日，美國哈佛大學和（hé）耶魯大學（xué）的研（yán）究者正在研發一（yī）種新的機械手可以解（jiě）決這個（gè）難題。受到螳（táng）螂腿部結構的啟（qǐ）發，工程師們設計（jì）出的機（jī）械手不僅（jǐn）更加靈敏，而且更適用於不會表達的機器人。
    哈佛大學仿生機器人實驗室（shì）的（de）引領人羅伯特d.豪與耶（yē）魯大學的助（zhù）理教授亞（yà）倫.多拉爾，共同致力於機械手的研發。他們認為，人（rén）類研究機（jī）械手近二三十年（nián）時間，但製造出的機（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在一（yī）定困（kùn）難來建立起手和（hé）要抓取物體之間的聯係。人類通（tōng）過張開手指使其變得（dé）柔韌靈活來（lái）彌補這種（zhǒng）失誤，從而使手（shǒu）指在握住並拿起物體之前能夠沿著物體的邊緣滑動;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，其結果導致機械手結構複雜，費用昂貴。由於需要大量的（de）計（jì）算機運算來完成最簡單的任（rèn）務，使得這種機械（xiè）手動（dòng）作更加遲緩。如果讓一隻機械手端起（qǐ）一隻葡萄（táo）酒高腳杯，除非它以蝸牛般的速度，否則在觸碰到酒杯時，在傳感信號傳回計算機（jī）並作出反應前，機械手已經（jīng）將（jiāng）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（guò）仿生螳螂的腿部結構，徹底（dǐ）改造機械（xiè）手，讓它自動調整以適應（yīng）抓取各（gè）種（zhǒng）形狀（zhuàng）的物體。在上（shàng）世紀80年代，加州大學伯克利的羅伯特教（jiāo）授開始研究螳螂如何行走在崎嶇（qū）的物（wù）體表麵。螳螂的大腦很小，羅伯（bó）特認為它們不可能如此迅速地計算出敏捷的（de）行動。他（tā）分析（xī）了螳螂腿部的力學（xué）結構和工作原理，研究顯示它們的腿（tuǐ）部靈活柔韌，這種結構使得螳螂無需考慮就可自動調整以適應崎嶇的物體表麵。羅伯特用彈簧和絞鏈仿製了機（jī）器腿（tuǐ），並製造（zào）出（chū）一個（gè）八條腿的機器人，以驚人的速（sù）度在崎嶇的物體表麵行走，而此（cǐ）前從未有過機器人能達到如此（cǐ）水（shuǐ）平。
　 羅（luó）伯特的研究（jiū）震驚了機器人（rén）學界，多拉爾和豪決定通過相似的方法製造出（chū）機械手。如（rú）果能選擇合適的彈簧和手指的形狀尺（chǐ）寸，機（jī）械手將可以變得柔韌並（bìng）可沿著物體的邊緣滑動，以抓取物體，如同人類的端起一個咖啡杯一樣。首先，他們通過電（diàn）纜和滑輪控製兩個雙（shuāng）連接的塑（sù）料（liào）手指和一個單獨的馬達，然後再添加另外一組手指以穩定地抓取。盡管隻有四指結構，最終的機械手具備了人手的幾項特性。除此（cǐ）之外，機械（xiè）手（shǒu）的關節（jiē）能夠（gòu）張開25度到45度，並且指根部的關節比（bǐ）手指關節更加靈活。設計者同樣加裝了傳感器來感測手指觸碰物體和關節的角度。雖然機械手的自動調整還存在很多小毛病（bìng），但傳感器能（néng）夠彌補一些大的失誤（wù）。
　　最終（zhōng）這個（gè）結（jié）構簡單的機械手能（néng）靈巧地完成抓取大多數物體的任務，它（tā）為（wéi）未來的家用服務機器（qì）人提供了發展平台。研究者將這項技術（shù）同樣應用於（yú）假肢研究，每個手指的重量（liàng）不到42.5克是個顯著優勢，因（yīn）為很（hěn）多被截肢者就（jiù）是因為假肢（zhī）的笨重不便而放棄使用。目前，機械手尚（shàng）無（wú）法（fǎ）熟練抓（zhuā）取鑰匙和餐叉之類的小（xiǎo）物（wù）件，完成這些靈巧的動作需（xū）要加裝額外的馬達，這將增加機械手的重量和（hé）複雜程（chéng）度。研究（jiū）者正在探索一種具有可反（fǎn）向拇指（zhǐ）的新構造以解決此問題。
 　近三（sān）十年（nián）來，人們（men）為了改善機械手的功能而使其變得（dé）更加複雜，多拉爾和豪的研究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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