世界首台會「出汗」的機器人陳榮專欄
【摘要】在最近的世界機器人大會上，日本JSK實驗室的研究人員展示了一個好辦法--讓機器人出汗。
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之前我介紹過大名鼎鼎的大狗機器人，不過很遺憾，還沒開始服役，大狗機器人就被美軍放棄了，原因是噪音過大，太容易暴露自己和士兵的位置，成為活靶子。
（圖1、踹不倒的大狗機器人）
其實，除了噪音過大，困擾機器人研發領域的另一大難題，是散熱。尤其是"大狗"或者"Altas"這種電機眾多、機械構造複雜、能量消耗大的高級擬物/人機器人。
（圖2、Altas人形機器人）
畢竟，如果從硬體和機械構造來說，這些機器人，實際上還是一台超級大功率電腦，你的台式機和筆記本都得搞幾個風扇散熱，更不用說這種大功耗電腦了。
（圖3、看到那幾個風扇了嗎）
不過，為了吸引關注，攻城獅們在曬這些牛叉的機器人時，絕對不會把機器人身體里那些碩大的風扇展示出來。而且，也不會告訴你，它們一般只能玩個1~2個小時，就得關機冷卻，休息。
現在這個問題似乎有了解決方案。在最近的世界機器人大會上，日本JSK實驗室的研究人員展示了一個好辦法--讓機器人出汗。
是的，和人一樣，出汗散熱。
先來看看他們家的機器人--Kengoro。
（圖4、 Kengoro）
一雙充滿好奇心和洪荒之力的大眼睛。
來看看全身。
（圖5、完全擬人化的設計）
身高170厘米。體重56KG，完全的人形機器人，骨骼架構以及那幾條黑乎乎的健碩"股四頭肌"……
這些類人骨骼架構和"肌肉"可不只是用來看看的，他們真的很"人類"。
（圖6、複雜的電機和關節控制）
除了眾多的液壓傳動結構、電路系統、控制器，Kengoro還有108個電機，能夠實現114個方位的動作。
114是個什麼量級？對比下，上面那個會打太極的Altas機器人，也只有28個方位的動作。
（圖7、胳膊靈活）
胳膊可以模仿人類的大部分關節轉動。
（圖8、喂喂喂~）
還很強壯……
（圖9、連做俯卧撐）
在這種關節和強度支撐下，連做11分鐘的俯卧撐都沒問題。
上百個電機和控制器，連續做11分鐘俯卧撐，這功耗如果沒有散熱系統，分分鐘就得因為負載過大、機器過熱爆掉。
加裝散熱是必然的，但島國實驗室的研究人員沒有採用傳統的風扇散熱，那密集的骨架和肌肉棒子裡面也不好再安裝一套水冷水管散熱，於是他們想出的新方法，就是模擬人體的散熱方式--"出汗"。
（圖10、帶細密毛孔的骨架材料）
看到這些帶細密毛孔的材料了嗎？它就是Kengoro所使用的骨架材料，因為沒有皮膚，所以散熱毛孔就做在了這些與電機相連的金屬骨架上。
這些骨架是由3D列印的鋁合金製成，原料則是被激光燒結過的鋁粉，冷卻後，就會形成密度不易的毛孔骨架。
（圖11、通過出汗散熱）
骨架內部是空心的，注有水，水在電機發熱後，慢慢從骨架的毛孔中滲透出來，揮髮帶走熱量，原理就和人類排汗一模一樣。
從散熱效果測試來看，這種被動散熱方式雖然還是比不上加風扇和水冷，但優點是成本更低，也不會讓機器人有額外的重量負擔和造型挑戰。
當然，和人類一樣，既然要排汗，就得補水。Kengoro還是比較耐旱的，一搪瓷缸的無離子水，就能讓它運行半天，也算高效。
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