楊文輝
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這個(gè)機(jī)器人像蛇一般，能極度靈活地曲折前進(jìn)，不管再隱密的角落這個(gè)機(jī)器人像蛇一般，能極度靈活地曲折前進(jìn)，不管再隱密的角落，它都能深入一探究竟。這架機(jī)器人能毫不費(fèi)力地進(jìn)入人員難以觸及的地帶，替我們解決問題。不管是飛機(jī)安裝作業(yè)、核能發(fā)電廠、或是地下渠道探測作業(yè)：感謝maxon馬達(dá)，這個(gè)機(jī)器人的多關(guān)節(jié)蛇型臂能夠執(zhí)行精確無比的運(yùn)動(dòng)。
就好比是科幻電影中的情節(jié)，這條機(jī)器蛇會(huì)蜿蜒爬行通過狹窄的洞穴。它的任務(wù)：在人類無法靠進(jìn)的地方執(zhí)行安全檢查，并拍攝影片。在多數(shù)行業(yè)領(lǐng)域中，有許多任務(wù)必須在狹窄且具有高度危險(xiǎn)性的地方完成。對(duì)于執(zhí)行人員來說，狹窄的空間不但難以進(jìn)入，更困難的是，這些空間以及位于其內(nèi)的設(shè)備，必須常常進(jìn)行檢測。位于英國布里斯托(Bristol)的OC Robotics公司從生物界汲取靈感－例如動(dòng)物－研發(fā)出了「Snake-Arm-Robot」（蛇臂機(jī)器人）。公司負(fù)責(zé)人Rob Buckingham以及技術(shù)總監(jiān)Andrew Graham在2001年共同開發(fā)了第一架原型，并且不斷地將蛇型機(jī)器人的技術(shù)進(jìn)行改良，迄今已臻至完美。這家創(chuàng)立于1997年的公司致力生產(chǎn)專門適用于狹窄與具高危險(xiǎn)性空間的蛇型機(jī)器人。這些蛇型機(jī)器人體型修長且靈活，可以毫不費(fèi)力地鉆入任何狹小的孔穴，且靈敏地避開障礙物。
它們常被運(yùn)用于如航太飛行器的組裝、核能工業(yè)、以及醫(yī)學(xué)和保全領(lǐng)域。蛇型機(jī)器人具有不同的長度和直徑，客戶可依據(jù)其應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。一般標(biāo)準(zhǔn)直徑介于40 ~ 150公厘，長度則在1 ~ 3.25公尺之間－依客戶的特殊要求可增長至10公尺或直徑加寬至12.5公厘。對(duì)蛇型臂的功能有最決定性影響的是其直徑尺寸；直徑越大，機(jī)器人在進(jìn)行保養(yǎng)工作時(shí)能舉起的重量也越大。
因此，每條機(jī)器蛇都是為客戶的應(yīng)用需求量身訂制，在蛇形機(jī)器人的「頭」上還可以裝配各式各樣的工具。OC Robotics為目視檢測工作提供了相應(yīng)的照明設(shè)備，不論是用于攝影機(jī)、特殊夾臂、或是用于切割金屬或混凝土的雷射機(jī)（見影片）。與一般工業(yè)機(jī)器人或起重機(jī)一樣，蛇形機(jī)器人亦可依據(jù)應(yīng)用需求安裝在活動(dòng)式或固定式工作站上。
總是跟著鼻子走
蛇臂機(jī)器人能夠執(zhí)行各式各樣的控制和保養(yǎng)作業(yè)，且不需周邊的直接支援。操作員可對(duì)它進(jìn)行自由導(dǎo)航，行經(jīng)開放空間。機(jī)器人的操控是透過一個(gè)專有軟體進(jìn)行。透過這個(gè)軟體，操作員能夠以「Nose-Following」原理控制蛇形臂。也就是利用一塊操作板(Joypad)將指令傳達(dá)至蛇臂尖端，而其他的關(guān)節(jié)便會(huì)執(zhí)行指定的路徑。操作員只要給出繞過障礙物的指令，蛇臂的其他部位也會(huì)跟著避開障礙物。OC Robotics的公司負(fù)責(zé)人Rob Buckingham表示，利用這項(xiàng)科技，當(dāng)人類非不得已必須在危險(xiǎn)環(huán)境內(nèi)工作時(shí)，困難度可以大幅減低。
maxon無刷DC馬達(dá)實(shí)現(xiàn)靈活的運(yùn)動(dòng)
就像人類的手臂中連接肌肉和關(guān)節(jié)的肌腱一樣，蛇形機(jī)器人采用鋼索作為肌腱，將各個(gè)關(guān)節(jié)相互連接。蛇臂內(nèi)的每一條鋼絲都與一顆maxon馬達(dá)相連。蛇形彎曲動(dòng)作皆透過馬達(dá)將機(jī)械功率傳輸?shù)缴咝伪弁瓿伞Ｒ罁?jù)實(shí)際機(jī)型，在每根蛇臂里可安裝多達(dá)50顆maxon馬達(dá)。這些馬達(dá)沒有直接位在蛇型臂內(nèi)，而是在機(jī)器人基座的促動(dòng)器中。這項(xiàng)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，馬達(dá)和電子系統(tǒng)的位置容易接近，并且在狹小空間內(nèi)不會(huì)受到壓迫。馬達(dá)的另一個(gè)安裝位置在于蛇形臂頭部的各種工具內(nèi)。例如攝影機(jī)或夾臂的動(dòng)作，都是藉由1～2顆maxon馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)。
maxon motor電機(jī)在機(jī)器蛇中的應(yīng)用
驅(qū)動(dòng)裝置最大的挑戰(zhàn)是，它們必須提供足夠的功率，同時(shí)體積必須維持精簡。因此，針對(duì)這類高復(fù)雜度的應(yīng)用，研發(fā)人員采用了maxon的EC-max 30無刷型DC馬達(dá)（60瓦特）以及GP 32陶瓷行星減速機(jī)。
由于采用無刷電子式換向直流馬達(dá)(EC) ，運(yùn)行時(shí)間可大幅增長。maxon 馬達(dá)的核心是無鐵芯繞組－透過物理?xiàng)l件上的優(yōu)勢，不會(huì)產(chǎn)生頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，擁有高功率和極佳的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能。為蛇形臂所采用的馬達(dá)經(jīng)過特殊調(diào)整，必須使用特殊電纜和固定孔。maxon motor 的行星減速器亦配合應(yīng)用另外經(jīng)過修改，且為煞車器特別設(shè)計(jì)專用的殼體。OC Robotics 所要求的標(biāo)準(zhǔn)為：運(yùn)作可靠的馬達(dá)、良好的客戶服務(wù)、高品質(zhì)和高功率密度－這些都是最后選擇了maxon motor 的重要因素。
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