文/長(zhǎng)春第十一高中 鄭奡文 范裕坤 王冠達(dá) 指導(dǎo)老師/崔巖

蝎子擁有強(qiáng)有力的鉗子和尾巴，可以輕易致敵于死地，并且其雙鉗靈活自如，尾巴更時(shí)刻處于戒備狀態(tài)。我們根據(jù)真實(shí)蝎子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一款“蝎型機(jī)器人”。目的是將蝎子的一些習(xí)慣、行為、反應(yīng)生動(dòng)的表現(xiàn)出來，將蝎子的每一個(gè)關(guān)節(jié)活靈活現(xiàn)地用機(jī)械來表達(dá)，也希望借此機(jī)會(huì)向人們展示自然界的神奇。

蝎型機(jī)器人主要由10個(gè)馬達(dá)、3個(gè)主機(jī)、2個(gè)觸碰傳感器、1個(gè)超聲波傳感器、若干個(gè)樂高積木、皮筋和細(xì)繩等構(gòu)成。

利用馬達(dá)的靈活性構(gòu)成蝎型機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位，細(xì)繩和皮筋的結(jié)合構(gòu)成了蝎型機(jī)器人的尾巴。通過對(duì)力學(xué)仿生的研究并模仿生物體形態(tài)、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)（包括運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)），成功地研制出“蝎型機(jī)器人”?！靶蜋C(jī)器人”具有遠(yuǎn)距離行進(jìn)和高質(zhì)量完成近距離行進(jìn)抓取任務(wù)，并能準(zhǔn)確判斷障礙物，進(jìn)行避讓，或者對(duì)其進(jìn)行攻擊等功能。蝎型機(jī)器人成功實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂（胳膊）的上下、左右的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械手的張開、閉合，通過上述動(dòng)作完整完成抓取任務(wù)，并且實(shí)現(xiàn)了各個(gè)角度的抓取，以及辨別抓取。

第一代“蝎型機(jī)器人”由于初步設(shè)計(jì)以及搭建比較粗糙,于是我們決定對(duì)第一代“蝎型機(jī)器人”進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。即：1.增添2個(gè)NXT主機(jī),去掉原有的一個(gè)RCX主機(jī)，這樣可以改正RCX無法控制馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的漏洞，可以實(shí)現(xiàn)NXT主機(jī)之間的溝通，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程藍(lán)牙遙控，并且可以使蝎子的外觀更加完美。2.將蝎子尾部進(jìn)行改進(jìn)。原來制作的蝎子尾部需要靠一個(gè)馬達(dá)將繩子纏繞，將皮筋拉長(zhǎng)，從而做到蝎子尾部的折疊，在彈起時(shí)，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，通過皮筋的彈力將尾部拉起。但這樣會(huì)導(dǎo)致尾部下降過慢，與蝎子攻擊敵人時(shí)的速度不符，在改動(dòng)當(dāng)中，將會(huì)把皮筋與細(xì)繩反置，以提升速度。3.將蝎子底盤由履帶驅(qū)動(dòng)改為六足前進(jìn)。由于原來的履帶驅(qū)動(dòng)比較不成熟，蝎子走路時(shí)明顯不像蝎子，所以決定用六足式前進(jìn)，并且加大馬力。4.將程序進(jìn)行大改動(dòng)。原來的蝎子機(jī)器人完成的任務(wù)較單一，動(dòng)作也不成熟，在改進(jìn)過程中將增加更多的添入任務(wù)，動(dòng)作。5.添入更多的傳感器。由于初步研制的蝎型機(jī)器人功能較為簡(jiǎn)單，所以用到的傳感器只有3個(gè)。在改進(jìn)中，將會(huì)添加更多的觸碰傳感器，顏色傳感器等，使其功能更為全面。

“蝎型機(jī)器人”所具有的創(chuàng)新性：是一款典型的模仿人類的軀體和四肢的組織結(jié)構(gòu)，具有靜步態(tài)和動(dòng)步態(tài)下的力學(xué)特性。設(shè)計(jì)中并沒有非常死板地模仿蝎子的各種行為,而是在模仿的基礎(chǔ)之上添加了一些新元素,比如將機(jī)器蝎子“馴化”,讓其完成一些人類需要的任務(wù)。

“蝎型機(jī)器人”所具有的實(shí)用性：實(shí)現(xiàn)了蝎子可以進(jìn)行六足行走，完成抓取的基本任務(wù)，可以獨(dú)立較遠(yuǎn)距離行進(jìn)，并且感受障礙物，進(jìn)行繞路行進(jìn)，增加對(duì)障礙物的判斷準(zhǔn)確度。所研制的蝎型機(jī)器人一方面做到了仿生,一方面可以完成一些人類無法完成或不方便完成的工作,利用其特有的功能幫助人類。