作为一名“80后”，周明轩是一名飞行员，从小就梦想着做机器人，看到消防队员参加抢险救灾不幸牺牲的画面，他深受触动，利用私房钱研发机械臂12年。人机交互机械臂、机械仿生手、柔性机械臂......如今，他已研发出数十款机械装置。近日，扬子晚报紫牛新闻记者来到周明轩位于苏州工业园区的工作室，听他讲述机械臂研发背后的故事。周明轩说：“我想让冷冰冰的金属更具人性的温度，未来计划做更多实用性装置，研发出救援机器人是我最大的梦想。”


业余时间开直升机，独自一人去沙漠戈壁写生

周明轩出生于1980年，浙江衢州人，从小就梦想着做机器人和变形金刚。周明轩的父亲是一名工程师，平时会做一些机械，周明轩经常跟父亲在家里的实验室倒腾，耳濡目染之下，他对机械产生了极大兴趣。“我们家里就没有我没拆过的东西。”周明轩告诉记者，因为自己把机器都原原本本地装回去了，所以基本没挨过打。

周明轩本科学的是汉语言文学专业。2006年，他远赴新疆，给孩子们上美术课，还独自一人去沙漠戈壁写生。“折腾一年多后，我就回去上班了。”2007年，周明轩来到苏州的一家企业做行政。

“我从小就想当飞行员，想当空军，但是没能过体检关，这一直是我的一个遗憾。”后来，骨子里叛逆的周明轩学了滑翔伞，不料却摔折了腿。三年前，周明轩在上海学开直升机，考取了全国只有三千多人持有的民用航空器驾驶员执照（直升机私照），飞过上海、常州、建德等航线，累计飞行时长达五六十小时。“我很享受在高空俯视地面的感觉。”周明轩说。现在业余时间也会开直升机。

“生命不息，折腾不止。”周明轩笑着说。周明轩是一名“斜杠青年”，喜欢油画、雕塑、健身、空手道、射箭、滑翔伞、音乐......这些爱好也为他之后研发机械臂做足了铺垫。


刚开始租了间地下车库，用私房钱研制机械臂

人机交互机械臂、机械仿生手、机械外骨骼机甲.....走进周明轩的工作室，扬子晚报紫牛新闻记者看到了数十款机器装置，工作室分为设计区、飞行员专区、雕塑区、美术区、钳工区、机加工区和健身区。

周明轩告诉记者，2011年，他开始利用业余时间研究机械臂，不断学习电子、机械、编程、人体仿生、美术等各门学科的知识，将自己兼职赚来的几十万元“私房钱”都花在了机械臂的研制上。

为什么会想到做机械臂？周明轩说，看到电视里播放消防队员抢险救灾后不幸牺牲的画面，他的内心深受触动，心想：这些牺牲的消防队员也是别人的孩子或者父母，如果我的孩子或父母碰到这种情况，该怎么办？是不是可以用其他东西代替人前去抢险救灾？于是他萌生了做救援机器人的想法。

起初，因为家里没有足够的空间，自己家的车库又太小，需要独立的环境研发机械臂的周明轩租下了一个十平方米的地下车库。在潮湿阴暗的地下车库里，弥漫着刺鼻的味道，一到夏天，蚊虫乱飞。“我对环境要求不高，影响不大。”周明轩说，一下班，他就往地下车库跑，平时，除了陪伴家人之外，他几乎所有的业余时间都窝在这一方属于自己的小天地里。儿子从7岁起就和他一起在地下车库玩，对机械也产生了兴趣。

构思、画素描稿、画立体图、动态模拟、验证机构、零件加工、组装、测试、再验证......周明轩说，机械臂的制作有很多环节，往往构思、图纸设计得都很好，但想法落地时却会碰到很多困难。“我以为给液压施加多少公斤的力，它就能输出多少公斤的力，但液压缸太小了，管道有伸缩，管道伸缩这一点点的变量会让液压缸的推力受影响。”周明轩告诉记者，研制过程中会遇到许多意想不到的问题，他便不断想，不断试错，用笨办法去克服这些难题。2020年，随着研制的装置越来越多，他搬到了现在的工作室。


兼顾美观与实用性，研发残疾人仿生机械手

验证机就像一个孵化器，周明轩从中延伸出了许多实用设计，例如近几年研发的残障人士仿生机械手。“目前市面上主流的，为手臂缺失残障人士开发的仿生机械手，一般采用肌电感应，但人体的汗液可能会导致触点接触不良。正常人的手部活动的时候，是直接执行脑部发送的指令，手也会给脑部反馈，但脑部输出指令让仿生机械手动时，却会导致很难适应。”周明轩说，有些人甚至要训练几个月才能适应，而且动辄十几万的价格让一些真正想使用的人望而却步。自己学过美术，了解手部构造，于是便想设计一款低成本的无动力机械手，靠自身的力量让它动起来。

2020年，周明轩开始研发残障人士无动力仿生机械手。他先将一位缺少四根手指的建筑工人的手制作了模型，然后用金属、工程塑料3D打印、碳钎维、钛合金等材料制作了仿生机械手。“我最初没考虑到外形，一天，这位工人朋友来我办公室时，我发现他的一只手一直插在兜里，外人可能觉得他很酷，实际上他是不好意思，怕被人发现。”考虑到残障人士对于机械手可能会有一些顾虑，周明轩反思到：我明明可以让它更有美感，为什么不呢？“中国人看东西往往先考虑实用性，但往往会忽略外形的美观。”周明轩认为，科技和艺术是相通的，美观和实用性也是可以兼顾的，所以他在设计第二代仿生机械手时，不光考虑了技术，还考虑了美学、曲线和比例，将机械手做得更贴近人手，既轻便实用，又不失美观，且可塑性较好。

“每个人手的形状都不一样，有些人的手是不小心被刀劈掉的，有些人的手是被皮带卷进去夹掉的。”周明轩说，仿生机械手需要订制，目前已有百余人联系他。“我也在托人联系红十字会等机构，希望能得到赞助，并最终研发出低成本，几千块钱就能做出的机械手，免费提供给真正需要的人。”如今，周明轩每天会利用业余时间进行研发。


对机械臂研制情有独钟，想法一直在更新迭代

问及最喜欢哪个装置，周明轩说：“都不喜欢，每当做完一个东西时，我发现脑子里又有了新的概念，我的想法一直在更新迭代。如果说我喜欢某样东西，那就会出问题，我可能就没法再创造新的东西。”周明轩告诉记者，随着研发的深入，他觉得自己的知识储备太少，所以平时会不断学习以及看国内外大咖的视频，再整合更新自己的数据库。

谈及人工智能对艺术产生的影响，周明轩表示，没必要太悲观，机器的东西是程式化的表达，它只是技术，不是艺术。技术可以将名画模仿得很像，但艺术作品有作者自己的表达，这才是本质。

“在我这个年龄，既要养家糊口又要坚持自己的梦想。迫于无奈，我只能做减法，我会慢慢舍弃一些东西，留下一些关键的必须要做的事情，所以我现在大部分时间都花在机械臂研究上。”周明轩说，幸运的是，家人都很支持自己。


计划做更多实用性装置，梦想研发出救援机器人

工业机器人、大型可动机构、展厅里的动态雕塑、游乐场里的大型机械雕塑、学校教具、电影道具......目前，周明轩总共做过几十款人工智能机械装置，并获得了十几项专利。

“我现在倾向于多做一些实用性的、可落地的东西。”周明轩说，比如做化学实验时，人不能直接触碰强酸、强碱类的化学溶剂，如果使用传统机械臂来操作，存在局限性。他最近在赶制一款柔性机械臂，人手上戴上体感手套便可以操纵柔性机械臂，代替人进行危险实验操作，手怎么动，它就跟着人一起动。另外，周明轩还在设计一款单指的手指辅助器。

周明轩告诉记者，把机械臂转化为抢险救灾的机器人，是他最大的梦想。国内虽然有人做过抢险救灾的机器人，但和他想象的有很大差距。“真正到火场时，很难把控纵深距离和横向距离。”周明轩告诉记者，设计五个手指既可以搬开重物，又可以把人救出来，他打算在上面叠加力反馈、压力传感器、触觉系统、温度感应系统等装置。

“机械臂碰到人体时，我要知道我接触的部位有多少力反馈，要恰如其分地把人救援出来，并确保不伤到对方。机械臂监测到某个温度值，就能知道碰到的是人还是其他物质。行走装置、远程操控、视觉识别等都有现成的，关键还是在手部。”周明轩说，“只要有条件，我一定要把救援机器人做出来，我想让冷冰冰的金属具有人性的温度。”