编辑 | 西丽世子

把车停在咖啡馆，你进去喝杯咖啡，特斯拉会自己找到最近的充电桩，充电桩的线也会自动插到充电口。

——马斯克对未来汽车充电的设想

15年马斯克曾在Twitter表示，特斯拉正在研发一种类似金属蛇的充电器，并且适配现在全部的Model S车型。在去年某次马斯克回应Twitter粉丝提问时，证实特斯拉并没有放弃机器人蛇形充电概念这一计划。

特斯拉认为定在地面的充电桩存在使用不便、需要重塑地基耗费大量资金等问题。而存在于墙上的充电手臂会降低这个成本，并且需要设计的更加方便智能。也就有了蛇形充电器的诞生，以其像蛇一样的机械臂外观以及智能充电系统一度引起热烈讨论。

还不清楚蛇形充电器是什么？

没事，我们先看看图

这么大的机械臂完全看不出抖动，特斯拉真是硬实力

充电过程就跟上图演示的一样，充电头自动寻找充电口进行连接充电，整个过程不需要人的参与，只要你会停车就行。

是不是感觉科技感十足，像活在科幻电影中？

充电设备技术亮点

特斯拉蛇形机器人作为充电设备，尽管外形可能会受到吐槽，但是也不能掩盖它的技术亮点。

精准地识别充电接口：准确的将充电枪插入充电接口，这其中涉及的技术与无人驾驶可以说是有异曲同工之处。主要是传感器技术，包括：

• 激光雷达用于三维环境映射和目标检测（让机器人进行定位，确定车与机器人本体的位置）；

• 摄像头以每帧信息为基础进行检测、分类、分割等计算。整合信息进行目标跟踪，输出结果（确认充电口所在的位置）；

• 3D摄像头捕获三维位置数据（与摄像头进行结合，将二维视觉数据和三维位置数据融合，能够精确地了解周围环境，从而进行精准定位）。

难以实现的工业应用

这种蛇形机器人的研发其实早在1976年就已经开始，但是市面上却没有相应的产品诞生。以特斯拉这款进行举例，其实就能理解为啥市面上目前没出现相应的产品。自由度是蛇形机器人的优势，但也造成了蛇形机器人难以实现工业应用的问题。

• 普通工业机器人（垂直串联多关节机器人）最常见为6个自由度，好让末端手臂到达任何位置、姿态。而特斯拉这条蛇形机器人使用了多达20个关节，大约20个自由度带来的除了高自由度，同时设计难度以及计算量成倍的增长。

• 硬件上也是个大问题，因为固定（需要固定在墙上或需要机械臂悬空）以及多节机械臂电机的承重随电机数目和到末端的距离是线性增长的，从根部数第二个电机既要承受相当大重量，又要保持体积，制作难度非常大。并且在大负载增加摩擦的情况下，传动线和机器人连杆之间的摩擦将会对机器人的可靠性产生很大的影响，对机器人使用的材料提出很高的耐磨要求。

上面虽然聊了蛇形机器人难以得到实现工业制造应用的问题，但是其因拥有长、柔性、自身形态可以是复杂曲线等特点，在很多领域也有其应用空间。

蛇形机器人的应用

01 航空制造业

对于内部布局紧凑，结构复杂的飞机零部件。内部工作空间十分有限，常规的工业机器人因其尺寸限制其无法在狭小的空间内进行作业，并且不便于应对复杂环境，而人工操作存在难度大，劳动强度高等问题。蛇形机器人具有长径比大、自由度多、运动灵活以及环境适应能力强等优点，在航空领域具有广泛的应用前景。

02 清华大学：蛇形生物打印机器人进入人体治疗胃部伤口

清华大学开发出了一种可以通过内窥镜插入病人胃中的蛇形机器人原型。这是一个德尔塔机器人，这意味着它的头部由一个刚性基座组成，周围环绕着三条独立运动的手臂。插入时，它会折叠成非常细的形状，然后在到达伤口部位时打开。

一旦进入目标位置后，它的手臂就会挤出一根管子并挤压出两种水凝胶生物墨水——一种含有人胃上皮细胞，另一种含有人胃平滑肌细胞。之后，这些物质被沉积在两层独立的层上从而形成覆盖在伤口上的支架。

03 挪威科技大学水下蛇形机器人Eelume：检查、维护渗水设备

这种蛇形机器人通过远程遥控操作，可在水下执行对渗水设备或建筑的检查、维护和维修等任务，比如用于修复海底基础设施如海底管道和石油钻井平台等，减少用于支持远程操控潜水器操作的大型船只的使用次数。

这次特斯拉蛇形充电桩的技术以及引起的热烈讨论，本质上是一种技术上的探索。是对电动车整套生态系统的补充，是对未来真正实现无人驾驶技术的铺垫，同时也是对未来机器人行业发展的一次探讨。

你觉得机器人未来会往哪些方向发展实现怎样的应用？

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