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杨建勃：我要把作品送到“嫦娥”上去

//m.auribault.com 2013-10-18 来源：中国青年报

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自从看到隔壁宿舍师兄研制出一个以电池为动力行走自如的小车后，杨建勃对机器人的兴趣便一发不可收。那年他上大一。时过4年，已是北京航空航天大学研一学生的他，带着自己团队设计的机器人来到挑战杯的决赛现场。此时，他有了新目标，“要把我们的作品送到‘嫦娥’，送到‘天宫’上去。”

杨建勃的团队给它取名叫细胞机器人。顾名思义，细胞机器人由每个外形以及内部机械结构完全相同的细胞单体构成，每个单体就像放大亿万倍的细胞，通过“增殖”和“分化”构成细胞组合体，从而具有了一定的功能，来完成一定任务。

比赛现场，一个四足形态的细胞机器人吸引了不少人驻足观摩，“这个大家伙能走吗？”杨建勃在现场听到最多的就是这样的问题，于是他打开电脑调试代码，按下“loop”按键，这个由11个细胞单体组成的“大家伙”就开始动了起来。

动起来只是第一步，另一个细胞机器人摆动起了手臂，并试图将“手指”触碰地面。这个由6个细胞单体组成的机器人在俯身时，全身的关节似乎都动了起来。如果观众看过迈克尔。杰克逊的机械舞，对这样的景象一定不陌生。这也正是细胞机器人的一大优势：相比通常的转轴与连接面90度夹角，其优化三棱锥外形的夹角仅为35.26度，换言之，这种特殊的夹角和仿生设计的对角行走模式，展现了更加灵活的步态。

如同细胞通过分裂和分化形成不同的组织，进而形成生命体，机器人为何不能也这样？读大二时，杨建勃从老师那里领到一个“做出一份可重组模块机器人”的任务。

不过，那时他们脑子尚未有任何“细胞”的概念，以至于他们做出的第一稿机器人和如今的样子有天壤之别，“就像一个怪物一样，又丑又占空间”。

历时两年，如今的细胞机器人单体由两个三棱锥外形部分构成，共有6个连接面，每个连接面都可通过手动螺纹与其他细胞单体相连，从而完成重构适应不同的任务需求。

建立一个思维框架，打破，再立，其过程说起来简单，但真做起来其煎熬程度却是常人难以想象的。杨建勃的指导老师、北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院副院长王少萍教授告诉记者，七八月份，杨建勃和他的团队没日没夜工作，不是在实验室画图纸、做试验，就是头脑风暴，“那时候还没有3D打印，学生们就用泡沫把‘细胞’一个一个刻出来。”

不过，汗水和智慧打造出来的最终作品还是让王少萍感到欣慰。在给评委的演讲稿上，学生们这样写道：这种独创的自动连接装置因其结构精巧、连接刚度大、周向锁定，细胞机器人在现代化工业生产中可组装成适应不同产品的机械臂，甚至在抗震救灾任务中可改变构型以适应不同环境。

在现场，杨建勃的团队还演示了细胞机器人“灵活调皮”的一面。他告诉记者，与国内外同领域研究相比，细胞机器人单体具有6个连接面。运动灵活，可以实现三维运动。单个模块驱动功率高，提高了带载能力。而相比于其他模块化机器人的电磁式连接，细胞机器人独有的周向定位圆锥弹销可伸缩高误差容忍自动连接件，还可实现机械式的自动对接与姿态校正。

杨建勃的“空天梦”并非遥不可及。事实上，细胞机器人在航天领域有不小的应用前景。由于对运载火箭载重量及经济性的考虑，无法将各种功能的机械臂都运送到太空中执行任务，而细胞机器人系统可以根据不同的任务变换构型。如同细胞通过分裂和分化形成不同的组织，进而形成生命体，机器人也可进行完全的重组和“新陈代谢”。

同时，细胞机器人系统由于其模块化设计，具有很强的自维护性能，某一模块发生故障时，只需用新模块替换即可。这一点对于执行外太空任务意义重大。“且不说航天员出一次舱门的费用有多高，仅其麻烦程度就可想而知”，杨建勃已经有了“量产”的打算，他的设想，让观摩的人大为吃惊。

如同普通越野车屁股上背着的“备胎”，细胞机器人在登陆“嫦娥”、“天宫”之时，也会带着若干个细胞单体作为“备胎”，一旦某个零件或单体发生故障，可随时更换。

有人问：如果是中间的某个单体坏了，细胞机器人怎么给自己替换？杨建勃指着细胞机器人那像蛇一般的整体形态说，“头尾相接，中间的自然就变成了头或尾，再去更换即可。”（本报记者邱晨辉）

编辑：王砚