实验室科研探究日志1：仿生手

这篇文章属于《梦之栖居》系列，写于2009年。

今晚在焊接馆参加了“仿生手”的探索项目。“仿生手”属于机器人领域的研究。

老师首先为我们介绍了机器人学科的起源、历史和发展现状。什么是机器人呢？一般的定义认为，具有下述三个性质的系统就是机器人系统：其一，机械装置；其二，自动控制装置；其三，可再编程。（第三条是目前中国及世界大多数范围所采用的标准，但日本出于对相关产业的政策支持等因素，把不可再编程、只能完成单一任务的自动化机械装置也称为机器人。）在讲课过程中，老师为我们介绍了各式各样的机器人。按不同的标准，机器人也有不同的分类。随着现代化进程的发展，机器人正越来越多地应用到生活和生产中去。如比尔盖茨说过的一句话，大意是：机器人在随后几十年所带来的惊奇，将会是和计算机在过去几十年所带来的一样。

在机器人研究中十分重要的一项就是机械手，尤其是灵巧性的“仿生手”的研究。这也是讲师的研究方向。因此对此介绍的比较详细。机械手按照活动关节（或轴）的个数不同，具有不同的自由度（自由度应属于运动学中的概念，例如一个质点在空间中运动有三个自由度，但如果是有形状的刚体，加上其自身转动，就有更多的自由度）。一般情况下，一个自由度要对应一个电机。但利用其他技术手段，也可以实现自由度个数大于电机数（但我感觉，多出来的自由度往往不能“自由”受控，功能有限；当然，其作用亦不能忽视），这种情况称为“欠驱动”。老师目前在做的就是一个“欠驱动”机器手（名为TH3）。老师为我们展示了自己的作品，以及国内外在这方面许多具有更强实力的大学或公司的产品（图片或录像）。其中令人印象深刻的有不少，例如韩国某件能用感应手套控制的机器手，还有另一件反映速度极快，能识别并抓住从一米高处落下的球体……

最后我们到实验室进行了实际参观和操作。我对那里的一个工业机器人进行了编程控制，近距离感受到机器人风采。虽然老师他们制作的仿生手不能通电演示，但看起来还不错！顺便提一下，这位老师睿智幽默，讲解绘声绘色，理趣谐然。他的“院士理论”、机器人排爆及反劫匪的故事，以及用维纳的系统论来剖析人生的见解都令人印象深刻。

（2009-10-19）