水下能摸、空中能看！这个软体机器人，成了桥检人的“替身”

你有没有想过，一座桥的检测，以前得派三拨人马：无人机飞上天看拉索，无人船漂水面瞅桥墩，遥控潜水器（ROV）再下水摸地基。

结果呢？又是调度又是协调，成本起飞，操作员累瘫，还得祈祷三台设备别“打架”。

但最近，一篇发表在《IEEE Access》的研究，直接给来了个大翻新——马来西亚理工大学团队搞出了一台能“上天入水”的软体连续体机器人，用一根软臂，全桥通吃，水上水下无缝切换，全程无需换硬件。

而且造价预估不到1500美元。

01.

一根软臂，凭什么“通吃”全桥？

先捋一下传统操作有多分裂：

无人机看桥上，爽，但20分钟就得下来换电池；

ROV看水下，稳，但想抬头看桥底？没门；

把俩凑一块组队？可以，但成本直接飙到5万美金起步，还得配两拨人。

而这台软体机器人，设计思路直接“反着来”：你不是要上上下下吗？那我干脆一根软臂，吊着干。

结构极简：一个旋转底座，一根扁扁的软臂，一个叫ACTR（Arm Constrainer and Tendon Router）的滑块，外加三台步进电机。

制造完成的机器⼈

02.

三个电机，玩出“千手观音”的效果

重点来了：这台机器人只有3个自由度。

比工业机械臂还少？怎么够用？

答案是，用策略换维度。

团队没走“越多电机越牛”的老路，而是把三个电机安排得明明白白：

电机1（旋转底座）：负责转向，360度无死角；

电机2（拉动ACTR滑块）：控制软臂的“有效弯曲段长度”——ACTR往上滑，弯曲半径变大，视野更近更细；ACTR往下滑，弯曲更急，视野更广更快；

电机3（拉动臂尖）：直接决定臂尖往哪弯、弯多少。

这就像你用手臂够东西：肩膀转方向（电机1），肘关节锁定发力点（电机2），手腕精准出击（电机3）。

最巧妙的是，ACTR滑块还是个肌腱路由器。它一边限位，一边把臂尖的牵引绳引回电机，实现变曲率操作，却只用两根肌腱。

对于桥检这种“看就行、不用抓”的任务，3个自由度，够用。

桥梁检测实验装置

03.

外露肌腱？不是偷懒，是故意的

值得注意的是，这款机器人的肌腱露在外面？

不禁要问：不怕缠住？不怕进水？

答案是：故意的，而且是精算过的。

内部走线虽然好看，但摩擦大、维护难、一旦卡死直接报废。而外露肌腱，能显著降低摩擦，坏了肉眼可见，换线五分钟搞定，下水也不怕。因为没有护套，也就没有“进水卡死”这一说。

更狠的是，这设计让ACTR滑块在臂上滚着走，几乎零摩擦，电机都不用使劲。

当然，缺点也有。万一在桥底下绕来绕去，肌腱会不会勾到东西？

团队也坦诚目前操作员得盯着干，暂时还没做到全自动。但他们也表示，真要上大工程，机器人可以加护套、加传感器、甚至上双肌腱冗余。

04.

5个点位，见证水陆两栖首秀

为了验证机器人是不是真能打，团队搭了个桥模型，放了5个关键点位：

点位1：水下地基（完全浸没）

点位2：桥墩底部（半水半空）

点位3：支座（结构连接点）

点位4：远端主梁

点位5：桥面下方（最难够的地儿）

然后，操作员远程操控，把ACTR滑块调到20cm、30cm、40cm三个位置，分别试了一遍。

结果呢？

全部成功拍到清晰图像。

不管是水下的标签、还是桥底缝隙里的数字，臂尖的1080p摄像头全拍得清清楚楚。滑块上的720p广角镜头还给全景图，实时看位。

而且，不同ACTR高度，视角完全不同。20cm时臂弯得急，适合扫大面；40cm时臂弯得缓，适合贴脸细看。

不同 ACTR 位置下桥梁检测的图像。a) ACTR 位于 20 厘⽶处；b) ACTR 位于 30 厘⽶处；c) ACTR 位于 40 厘⽶处。

当 ACTR 位于距机械臂末端 a) 20 厘⽶、b) 30 厘⽶和 c) 40 厘⽶处时，机器⼈的三种姿态。

这意味着什么？一台设备，既能巡逻又能盯梢。

当然，这是在实验室的理想环境下：水是清的，桥是模型，没有风浪。真要下河下海，还得加灯、加稳定措施。

05.

性价比屠夫：1500美元 vs 10万美元

说到最受关注的价格，论文里列了个表，直接把同行卷哭了。

无人机：设备5k-50k美元，时薪100-300美元，续航20-90分钟；

ROV：设备10k-100k美元，时薪200-500美元，续航几小时但上不了岸；

多机系统：设备50k-200k美元，时薪300-800美元，还得配2-4人；

这台软体机器人：设备不到1500美元，时薪低于100美元，一人搞定，无限续航（插电）。

桥梁检测技术⽐较

团队还算了一笔5年账：检测20座桥，人工成本65000美元，无人机方案45000美元，这台机器人9300美元，便宜了85%。

当然，前提是你能接受它目前还只能用在10-20米高度的桥（再高得配吊车），而且水太浑得加灯，流速太快得换打孔臂减阻。

但问题是，这价位，还要啥自行车？

06.

未来：不只是桥，还有大坝、风机、船体

这机器人的想象力，远不止桥梁。

团队在论文最后列了一串潜在应用：大坝检测、海上风机基础巡检、船体外壳探伤、港口设施维护......只要是半浸没结构，都是它的主场。

而且，后续版本已经在路上：可伸缩臂、模块化设计、半自主辅助操作，甚至可能加入更多传感器。

从本质上来讲，这台机器人从第一性原理出发，用最少的硬件、最聪明的架构，把事儿干了。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11413926