强迫症友好系列：哆啦A梦的小圆手咋抓东西？动图帮你揭秘！

大家有没有想过这个问题，哆啦A梦的手那么圆，但是却能抓起很多东西，这是为什么？

积聚了多年的疑虑，今天就为大家揭开！

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原理：对于机器人而言，学会如何抓握是件很重要的事情。以往，很多机械手都是类似人手的结构，通过控制“手指”的弯曲来持物。这样的设计看起来很“自然”，但控制起来却相当复杂。而上图中研究者们提供了另外一种更加简单的解决思路。这个很有哆啦A梦风格的球形机械手看起来高大上，但材料却很亲民——它的握持部件其实就是一个填充了研磨咖啡粉的气球。这个气球的后方连接着气泵，在接触并包裹要抓起的物体之后，气泵启动产生负压抽走空气，使圆手前端的形状“固定”下来，就可以抓起物体了。

图片来自：technologyreview.com

原理：弹子锁是一种经典的锁具，现在在市面上依然很常见。弹子锁的锁芯内平行排列有多个孔洞，每个孔洞内有弹簧、上弹子和下弹子。在未插入钥匙时，由于弹簧的作用，锁体被弹子卡住，使锁芯不能任意旋转。而插入钥匙后，钥匙上的“齿”与长短不一的下弹子长度相互适配，使上弹子和下弹子的接触面与锁芯和锁体的接触面达到重合，这时候再通过钥匙旋转，就可以将锁打开了。

花絮：因为结构简单，这种锁的防盗性能也比较堪忧。从下图中可以看到，通过铁丝钩的拨动，就可以将弹子锁撬开：

图片来自：http://sploid.gizmodo.com/

为了提高安全系数，还是选用更加复杂的锁具吧。

原理：很多风扇的“后脑勺”上都有这样一个小机关，按下去就可以让风扇转头，拔起来就可以固定风扇的方向。这实际上是蜗轮蜗杆传动、齿轮啮合传动以及曲柄摇杆机构的共同作用。当按下控制轴之后，位于电机后方的涡轮与蜗杆接触，在蜗杆的带动下转动：

蜗轮蜗杆传动原理示意图

而下方带动电扇转头的部件则可以看成是一个曲柄摇杆机构。在蜗轮蜗杆传动的带动下，下方的齿轮随之旋转，而与之相连的摇杆又可以在它的带动下在一定角度内进行摆动，由此达到让风扇来回摆头的目的。

曲柄摇杆示意图

原理：在物理课本上，我们学到过最基本的活塞发动机，空气和燃料的混合物进入气缸并被点燃，推动活塞运动，而曲轴和连杆又会把活塞的直线运动变成圆周运动：

而如果把一组基本元件辐射状组合起来，就得到了上面的星型发动机。在星型发动机中飞轮产生的惯性联结了多个曲柄滑块机构，使整体结构运动平滑。

在涡轮发动机出现之前，很多飞机上采用的都是这样的星型发动机：

图片来自：wikipedia

花絮：当我们把活塞基本元件通过不同方式组合时，就产生了不同类型的往复式活塞内燃机结构，这些复合结构能提供更强的动力。除了星型发动机以外，也有直列、水平、V形等多种组合方式。

直列四缸发动机

水平四缸发动机

动力强劲的V6发动机。录制者：SuchRandomVideos

动图来源：silencerco.com

原理：枪械的“消音器”通常是安装在枪口的一个圆柱形金属管，当子弹通过消音器内的通道时，快速膨胀的气体冲进了一个个环绕子弹路径排列的扩张室，声波在扩张室中反射并相互干扰，再加上消声器内壁上使用的吸声材料能吸收噪音的能量，综合作用下就使管内传播的噪音衰减，从而达到消声的目的。

花絮：在很多影视剧中，装了消音器的手枪发出的声音非常小，但现实中的消音器其实并没有那么惊人的效果。消音器确实能帮助保护使用者的听力，但离做到神不知鬼不觉还有相当的距离。

原理：机械防抖云台，中文音译叫斯坦尼康系统，它最早作为摄像机的稳定器被设计出来，只不过在上图中人们又找到了它的新功能——放啤酒。系统通过陀螺仪、加速度计等传感器来检测物体在上下、左右、前后三个轴向上的角度和运动变化，处理器得到反馈后进行运动分解计算，为了保证物体的空间坐标不发生变化，三个关节部位的伺服电机会向着物体移动的反方向进行运转，从而进行精确的运动纠正。

花絮：说到防抖系统，人们大概还会联想到鸡头：

在鸟类中，类似的现象实际上很普遍，当身体移动时，它们通过头颈部的补偿运动来保持视觉的稳定。鸡、鸽子等鸟类走路时“点头”的现象其实也是为了让头部在大部分时候保持基本静止。