機器人的產(chǎn)生提高生產(chǎn)效率，減輕了勞動者工作負擔，還替代人類完成了高難度或高危險性工作，其研究、發(fā)展和應(yīng)用逐漸受到人們的重視。隨著機器人設(shè)計技術(shù)的發(fā)展和仿生學(xué)技術(shù)的不斷完善，出現(xiàn)了新一代仿生機器人——連續(xù)型機器人。與離散型機器人的剛性連桿結(jié)構(gòu)和離散單自由度關(guān)節(jié)不同，連續(xù)型機器人采用類似章魚觸角的“無脊椎”柔性結(jié)構(gòu)，使其具有良好的彎曲性能，并可以結(jié)合環(huán)境需要變換自身的形狀，大大提升了其適應(yīng)性能。

　　1.連續(xù)型機器人仿生原理與結(jié)構(gòu)特點

　　連續(xù)型機器人的產(chǎn)生是受自然生物中一些連續(xù)結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，例如章魚觸手

　　、蛇的身體、象鼻子、哺乳動物的舌頭等等，這些結(jié)構(gòu)都具有一個共同的特征，那就是可以靈活彎曲。

　　連續(xù)型機器人一般采用圓柱形的連續(xù)結(jié)構(gòu)，不采用任何剛性的關(guān)節(jié)以及連桿等，其聯(lián)接方式采用串聯(lián)，每段都可以上下、左右彎曲運動，還可以進行長度伸縮。其支撐形式一般包括軸心柔性支架支撐和表面柔性覆蓋層支撐和起亞支撐三種形式，軸心柔性支撐指在機器人軸心圃結(jié)彈性復(fù)合材料類或彈簧管類柔性支架；表面柔性覆蓋層支撐指在機器人內(nèi)、外表面覆蓋彈性材料，從而使其具有一定的彈性；氣壓支撐指通過向機器人的密封腔注入一定氣壓來起到支撐作用。連續(xù)型機器人的驅(qū)動方式包括氣動人工肌肉、記憶合金彈簧兩種，氣動人工肌肉通過改變氣壓控制驅(qū)動器長度；記憶合金彈簧通過控制電流大小來控制熱量變化，從而控制彈簧長度。

　　連續(xù)型機器人具有彎曲靈活、外形小、適應(yīng)能力強和可自動完成指定動作等優(yōu)勢，但與此同時連續(xù)型機器人在結(jié)構(gòu)和性能上還存在一些問題尚未得到解決，如難以進行多角度的彎曲控制、控制精確度低、荷載能力差等等。

　　2.連續(xù)型機器人研究現(xiàn)狀

　　連續(xù)型機器人的優(yōu)越彎曲性能和適應(yīng)性使其受到越來越多專家學(xué)者的關(guān)注，近年來，各國科學(xué)家對連續(xù)型機器人的研究越來越深入，主要研究成果如下：

　　英國的Robinson等人針對連續(xù)型機器人的結(jié)構(gòu)進行了分析和研究，他們提出將機器人分為離散型機器人、蜿蜒型機器人、連續(xù)型機器人。其中蜿蜒型機器人不同于連續(xù)型機器人的是：它是由大量剛性關(guān)節(jié)連接成的，例如蛇形機器人；美國Clemson大學(xué)的Gravagne等人對連續(xù)型機器人進行了更深入的研究，主要內(nèi)容包括對連續(xù)型機器人結(jié)構(gòu)的研究、對連續(xù)型機器人控制技術(shù)的研究和計算等等，在理論研究的基礎(chǔ)上，Gravagne等人研制出了多種連續(xù)型機器人，如象鼻子機器人、采用氣壓作為支撐的Air-Octor機器人、仿章魚觸手的氣動人工肌肉驅(qū)動連續(xù)型機器人OctAremV等，除此之外，Gravagne等人還將OctArm V 與TALON移動機器人平臺結(jié)合，構(gòu)型新的機器人系統(tǒng)，并通過無線控制對機器人的抓取能力進行了實驗，該實驗表明這種機器人對于惡劣的環(huán)境條件有著良好的適應(yīng)性；美國Johns Hopkins大學(xué)Simaan等人將連續(xù)性機器人應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，研究出了可用于上呼吸道外科手術(shù)的連續(xù)性機器人，這種機器人體型極小，直徑只有4mm，具有良好的抓取能力，目前已在喉部外科手術(shù)中表現(xiàn)出優(yōu)越性，具有良好的醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景；法國Redarce等人同樣研制了一種可用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的機器人，這種機器人采用單端連續(xù)性機構(gòu)，可作為結(jié)腸內(nèi)窺鏡的末端彎曲結(jié)構(gòu)。為了使其具有良好的生物相容性，Redarce等人在制作該機器人時采用了硅橡膠材料；韓國漢陽大學(xué)Choi等人研制出了一種可用于連續(xù)性內(nèi)窺鏡機器人彎曲關(guān)節(jié)，這種關(guān)節(jié)采用彈簧骨作為指甲，它除了可以由軸心向任意方向彎曲外還可實現(xiàn)眼軸線方向的伸縮。

　　我國對連續(xù)型機器人的研究起步較晚，目前從事這種機器人研究的機構(gòu)并不多，也沒未取得比較先進的研究成果。哈爾濱工業(yè)大學(xué)在從事一種連續(xù)性內(nèi)窺鏡機器人的研究，預(yù)期使其能夠搭載攝像頭，拍攝消化道內(nèi)情況以供醫(yī)生參考。

　　3．連續(xù)型機器人的發(fā)展前景和方向

　　連續(xù)型機器人憑借良好的彎曲特性、靈活性和適應(yīng)能力得到眾多專家學(xué)者的重視，連續(xù)性機器人可在復(fù)雜環(huán)境下工作，還可依靠其本體完成抓取動作而不必完全依靠末端執(zhí)行器。連續(xù)性機器人不但可用于醫(yī)療診斷、外科手術(shù)，也可用于機械制造中的鉆孔，涂膠，還可用于自然災(zāi)害后的人員搜救工作等，有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　目前，對連續(xù)型機器人的研究雖然取得了一定的成果，但在以下方面仍有欠缺：一）運用新材料。目前連續(xù)型機器人強度普遍較低，負載能力不加，因而應(yīng)強化機器人研究中對高強度新材料的運用；二）人機交互。當連續(xù)型機器人在多障礙環(huán)境下工作時，各種操作難度較大，因而需要設(shè)計出更強大的人機交互系統(tǒng)，便于操作者控制機器人并及時取得反饋。

　　綜上所述，連續(xù)型機器人性能優(yōu)越，應(yīng)用前景廣泛，目前世界范圍內(nèi)對這種機器人的研究已經(jīng)取得了一些成果，今后的研究中應(yīng)強化對新材料的運用和對人機交互系統(tǒng)的設(shè)計。

　　參考文獻

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　　[2]王田苗，孟　偲，裴葆青.仿壁虎機器人研究綜述.[J].機器人.2007.03

　　[3]胡海燕，王鵬飛，孫立寧等.線性驅(qū)動連續(xù)型機器人的運動學(xué)分析與仿真[J].機械工程學(xué)報.2010.19

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