这篇文章是我们与IEEE Xplore合作的独家IEEE期刊观察系列的一部分。

当我们考虑生物启发机器人的灵活性时，最好的例子通常可以在模仿章鱼手臂或大象躯干的软体机器人中找到，它们有一些独特的能力。但大多数动物在某种程度上都是柔软的，只是通常与刚性的内部结构相配合。这是一种复杂的安排，尽管它在动力和控制方面具有一些明显的优势。

东京工业大学的研究人员一直在尝试模仿动物界中可以说是最令人印象深刻的灵活性和力量的组合之一：长颈鹿的脖子。长颈鹿的脖子可以重达150公斤，长达2米，但它们已经进化得既弯曲又强壮，这不仅是为了获得那些美味的高生长的树叶，而且还因为雄性长颈鹿用它们的脖子互相争斗，偶尔会死磕。对于设计大型机器人来说，还有什么更好的灵感吗？

作为实现强大而灵活的机器人的第一步，我们建立了一个半规模的肌肉骨骼机器人，根据解剖学知识模仿长颈鹿脖子的结构和机制，并再现了它的部分特征。

该机制包括一个使用3D打印机制造的骨骼机制，一个使用橡胶材料和拉力器模仿颈部韧带的重力补偿机制，一个使用薄的人造肌肉的冗余肌肉驱动系统，以及一个使用橡胶盘和模仿韧带的特殊关节。

机器人长颈鹿的颈部尽力模仿实际长颈鹿颈部的结构（论文中包括一张部分解剖的真正长颈鹿颈部的照片），椎骨和肌腱的排列方式类似--薄薄的麦基本气动人工肌肉以真实肌肉的方式提供收缩力。这很复杂，但它实现了大量的灵活性。

东京工业大学

这篇论文的作者很有帮助地指出，长颈鹿能够无损地利用其颈部接触的力量和灵活性，这不是传统机械系统能够做到的。

到目前为止，研究人员还没有开发出具有与长颈鹿的脖子相似的力量和灵活性特征的机器或机器人。例如，如果两台实际的工业起重机打架，很容易想象其损害将是灾难性的，导致两台起重机破碎。

我现在试图想象两只实际的工业起重机打架，这几乎可以肯定不会像这样。

总之，研究人员建议，开发一个具有实用的力量、灵活性和控制组合的机器人系统，用长颈鹿的模型可能比用大象的躯干模型更直接。你会牺牲一些柔软性和灵活性，但你也许能够真正使它以一种能够执行工业应用中所需要的力量的方式工作。

这个机器人的名字是长颈鹿颈部机器人1号，虽然不是最有创意的，但确实暗示了其他机器人将随之而来。从声音来看，下一步将通过使用液压而不是气动执行器，将功率提高几个数量级（！）。

长颈鹿机器人。东京工业大学的Atsuhiko Niikura、Hiroyuki Nabae、Gen Endo、Megu Gunji、Kent Mori、Ryuma Niiyama和Koichi Suzumori在《IEEE机器人和自动化通讯》上发表了题为 "迈向基于长颈鹿解剖学的强大和灵活机器人原型的第一步 "的文章。