| 我国首台蛇形机器人悠然出“洞”(图) |
浏览： 浏览：  |
|
|
|
农谚说：“三月三，蛇出山；九月九，蛇进土”。然而，就在初冬时节，我国第一条机器蛇（又称蛇形机器人）却在国防科技大学5名硕士研究生的“孵化”下，悠然出“洞”了。
那么，5名平均年龄只有23岁的硕士研究生，是如何造出中国第一条机器蛇的呢？
灵感来自一次电视节目
今年4月的一天，中央电视台《动物世界》正在播放一个介绍蛇的电视节目。平时很难有时间看电视的国防科大99级硕士研究生张代兵，此时却被节目内容深深吸引住了。蛇的特殊生理结构和独树一帜的运动方式，使他产生了浓厚兴趣，联想到国外有关仿生物机器人研制的信息，张代兵萌发一个大胆的想法：研制中国的机器蛇。
科技创新的灵感来自一次电视节目，但张代兵的想法并非空穴来风。国防科大一直十分注重研究生创新意识和创新能力的培养，每年都举办“保利———创新杯”学员课外科技竞赛活动，以调动学员的科技创新积极性。张代兵读本科时学的是自动控制专业，读研究生学导航制导与控制。研制机器蛇有一定的专业基础，而且研究生队的同学各方面高手都有，可以联合起来集智攻关。更重要的是，张代兵所在的机电工程与自动化学院是我国开展机器人研究最早的单位，曾先后研制成功我国第一台两足步行机器人和第一台类人型机器人，既有较好的研制条件，又有专家教授指点帮助，这些都使张代兵充满了信心。
不出张代兵所料，他的想法很快得到了各级领导和导师的支持鼓励。与他同专业的潘献飞、谭红力、田菁和机械设计专业的周旭升4名研究生马上加入到这次科技创新的行列中来。
5名硕士生组成课题组
今年4月底，国防科大建校以来第一个全部由在读研究生组成的课题组成立了。
起步是艰难的。没有科研启动经费，可供借鉴的资料极少，而且只能利用课余时间进行科研攻关。但这一切都不能阻挡他们投身科研实践、大胆进行科技创新的热情和决心。
研制机器蛇，首先必须了解蛇的生理结构和运动原理。因此，他们的第一项工作就是像生物专业的学生一样，对蛇进行观察和研究。图书馆有关蛇类的书籍几乎都被他们翻遍了，一面苦读一面又不时地到动物园观察蛇类运动，甚至跑到野外寻找蛇的踪影。
功夫不负有心人。他们终于对蛇的生理结构、几种主要运动方式和机理摸了个一清二楚。如蛇的横向波动，就如同波的传播一样前进，是通过横纵向摩擦力大小的不同产生向前的动力；而蛇的伸缩运动则是像风琴一样折叠前进，蛇体的一部分保持静止不动，其他部分向前运动。此外还有侧向和直线运动等运动方式，他们都进行了一定的研究。
蛇是一种柔性体系，如何用一种机械机构来模仿生物蛇一样的运动呢？张代兵等5名研究生决定采用多环节刚体来制作机器蛇的身体，每节之间用连杆相连，通过控制每个环节的相对运动角度使蛇体达到模仿生物蛇运动的目的。
确立了机器蛇的设计思想，他们就根据各自的特长进行了分工：周旭升是机械设计方面的高手，负责设计蛇形机器人的机械结构；潘献飞和谭红力本科时就爱摆弄单片机集成块，还在全国大学生电子制作大赛中拿过奖，由他们负责硬件电路和软件程序；田菁是小组里惟一的巾帼，曾获国际大学生数学建模竞赛一等奖，自然是蛇的运动模型、动力学分析的最佳人选。而组长张代兵则负责总体设计和协调。
初生牛犊不怕虎
机器蛇是一种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人，由于它能像生物蛇一样实现“无肢运动”，被国际机器人业界称为“最富于现实感的机器人”。自1972年日本东京科技大学研制出世界上第一台蛇形机器人至今，世界上只有日[1] [2] 下一页 |
|
|
