戴上“肌电假手”，残疾人可以轻松拿起软软的纸杯，一把带着小小的卷尺的机器人，日后可能登陆月球轻松探取月壤，在网络世界中体验真实的隔空握手也不再是梦……这一切都是机器人的“本领”。

来自东南大学机器人传感与控制技术研究所的宋爱国所长，因为这些神奇的机器人研究中的卓越贡献，近日被评为江苏省第十届优秀科技工作者，昨天记者走近了他，探访了藏在东南大学里的这个神奇的“变形金刚世界”。

带把小“卷尺”，登陆月球可轻松“取壤”

嫦娥一号、嫦娥二号相继“飞天”，我国探月工程正在紧锣密鼓实施中。预计在2013年发射的“嫦娥三号”将实现在月球表面的软着陆，而宋爱国和他的团队也已经完成了月球土壤取样仪器的研发工作。“上世纪60年代，美国、苏联就成功在月球上成功取样了。不过，他们的取样仪器体积大、功耗大、重量大。我们研发的仪器体积很小，很轻便，功耗也小。”宋爱国拿着一个钢制“卷尺”模样的小仪器说：“它的伸长臂可以达1米，能进入10厘米的月壤中取样，一次取40立方厘米。如果取样的尖头触碰到岩石，立即就能通过高频震动把岩石挪开，如果岩石体积较大，取样仪会发出信号给月球车，换个地方继续取样。”

宋爱国说，月球土壤取样仪的设计非常精密，对封闭性能的要求特别高，目前的成品已经过无数次试验，技术也已经很成熟。但是还需要解决仪器的稳定性和可靠性问题，“这次‘嫦娥三号’上不会使用，但以后的深空探测上，它会派上大用场。”宋爱国表示。

地面月球车模拟嫦娥三号“登月”遥控

此外，宋爱国和他的研究团队刚刚完成了“嫦娥三号”的两台地面月球车的研制。“它们主要是为进行模拟实验时使用，和着陆月球的月球车相比，遥控功能相同，机械手相同，不同的就是车体和形状。”

宋爱国说，由于月球车的地面和嫦娥三号的通讯传输的带宽是有限的，因此指令的发出，会有一个几秒钟的延时，地球上的一个指令，需要几秒后月球车上才能接受到信号，目前这个遥控的技术已经解决了。

据了解，“嫦娥三号”登陆点选择了相对平坦的虹湾，就是尽可能保证月球车的平稳。“而到了月球上，月球车采取遥控操作和局部自主的工作方式。”宋爱国表示，大多数情况下，他的工作由地面发出指令，但是在一些特殊的情况下，比如避障、地面指令突然中断等，就要看月球车自身的本事了。

隔空握手，即将成为现实

“你试试操作一下这个机械手，会有特别的感觉。”宋爱国教授指着一台造型特别的机器对记者说，这台机器和电脑相连，界面上显示的是一只正在水池里游泳的鸭子。当记者操作的时候，通过这只机械手，不光能推动这只鸭子，还能感受到鸭子“身体”的弹性。不光如此，宋爱国介绍说，接收到“触摸”指令后，虽然“机械手”远离物品，但当“滑过”物体表面的纹路，它就出现明显的抖动；当物体是热的，“机械手”上的模板也会变热……

据了解，这只厉害的“手”，全名叫做“遥控机械手”，属于遥控操作机器人，它的用途也是非常广泛的。比如远程控制、虚拟实验室等。“现在盲人上网主要通过听觉来控制，但如果可以把网络的图片通过专业转换成我们需要的模式，那么盲人就能直观感受到这幅图片到底是什么样子。”宋爱国说，比如图片里的桌子放在哪里，图片里人的位置是什么等，另外，随着这个技术的发展，我们还能实现通过网络隔空体验现实世界中“握手”的感觉。

“愤怒的小鸟”这个游戏很多人都喜欢玩，在这个“变形金刚王国”里，也正在“酝酿”一名新成员。“我们希望将这种机械手做得小型化，和手机的手写笔差不多大。有了它，我们在玩游戏的时候，不光能感受到橡皮筋绷的力度，还能‘触摸’到小鸟们的‘身体’，真正融入进游戏里。”宋爱国表示，今年这个项目正式启动，预计3年后，智能手机和平板电脑就能配备这样的设备。

不足1斤的“感官手”能承重5公斤

肢残人因为手的残缺，对生活影响很大。但是在这里，已经为残肢人群开发了“肌电假手”。记者看到，这肌电假肢与人手大小相同，触感相似，利用机构和感知功能一体化的仿生机械设计模拟人手抓合动作。外表覆盖有模拟皮肤的硅胶外套，连指甲上的“小月牙”都能看见。使用时，只需运用手腕上扬下压的动作就能控制肌电假肢抓取物品，例如水杯、鸡蛋、钢笔等。设备最大的亮点是具有力触觉，碰触物体时，会以震动的形式反馈给使用者。

“这种假手现在已经研究到第三代了，第三代不光能做很多事情，关键是自带的传感器，可以把假手的力度传到我们的神经系统，让使用者真实感受到使用时的力度，以便做出更精密的动作。”宋爱国说，很多装了假肢的残疾人都有这样的体会，虽然可以走动，但其实并不知道自己用了多大力，比如在下楼梯时经常会感觉楼梯随时会倒塌，这就是对力度无法把握。第三代的“肌电假手”可以满足这样的需求。“我们做过实验，这种自身重量不足1斤的假手最重能承受3—5公斤东西。”宋爱国表示，这种假手主要针对的是还保有手腕的残疾人，如果没有手腕，还可以使用脑电控制的假手，这种假手目前正在研究阶段。

为空间站机械手臂安上“感觉系统”

在中国空间站的组建计划中，机械手臂的作用不容忽视，专家告诉记者，在空间站大约6至7小时就需要经历了一个白天和黑夜。为了提高航天员的工作效率，机械手臂需要将宇航员送到舱外，而其本身还要负责进行更换空间站元器件以及太阳能电池板的工作。

而在空间站机械手臂的研制过程中，机械手臂六维力传感器是一个研究难点，它相当于机器人的感觉系统，其精确度对于操控机器人如何工作至关重要。

宋爱国解释说，目前对于作用力的传感器技术，单一维度的传感器精度已经非常高，精确率可以达到万分之一级别，然而对于多维力的传感器来说精确率却不容易提高，这是因为不同维度的力会有耦合作用，另外在太空环境中由于高低温环境，都是对传感器稳定度和寿命的一个考验，目前东南大学机器人传感与控制研究所已经攻克了这个难题，为中国空间站机械手臂提供更灵敏的感觉系统。

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