電影中泰山跟一群猿猴在樹林間抓著樹枝優雅的飛躍身影想必各位讀者們並不陌生，像這類模仿猿猴抓握動作的機器人設計是仿生機器人中特別的一支，在學術上稱為抓枝機器人(brachiation robot)。抓枝機器人的開山祖師爺一般公認是日本名古屋大學的Toshi Fukuda教授，他在二十幾年前就已經提出過這樣的機器人研究觀點並探討其動態數學模型與控制演算法，有趣的是這位大教授已經快七十歲了，還是常常可以在世界各地的機器人研討會看到他聆聽報告豪氣喝酒並發表個人見解的獨特身影。自從Fukuda教授提出抓枝機器人這個研究方向後，至今可約略分為兩個探討主題，第一種是連續接觸抓枝，意旨手長足以掌握樹枝間距離進行的抓枝動作；第二種則是飛躍抓枝(ricochetal brachiation)，當樹枝間距大於手長時，猿猴常會像是單擺一樣藉由擺動身體累積能量以便飛躍並抓到下個目標。從以上敘述可知飛躍抓枝這個動作由於包含了擺盪過程、飛躍過程、以及抓握過程等各種運動姿態(locomotion)，研究的困難度也複雜許多，這也是為何到目前為止現有的研究大多著重於連續接觸抓枝的機器人設計與控制探討，至於飛躍抓枝機器人僅有理論分析，據筆者所知在實作上還沒有成功的機器人案例呢！

當然對於這樣的現況可能有幾點原因，有可能是猿猴的飛躍抓枝3D動作實在太複雜了，一般簡化假設的數學模型不足以代表實際情況，所以設計的機器人因此而失敗。也可能是分析工具無法與掌握真實情況，但從機電整合的角度來看，更可能是所設計的機構不夠有效率實現這種複雜的運動姿態切換動作，導致這塊研究一直卡在理論分析，沒有實際可以真正飛躍抓枝的機器人問世。

對於這個問題筆者並沒有肯定絕對的答案，但從自身最近的相關研究或許可以給讀者一些啟發：那就是先不要管猴子了，我們繞道而行，從人類自己可以做到的動作下手。人類是很有趣的動物，為了挑戰自己、娛樂大眾、搏取目光、獲得利益，不管是什麼冠冕堂皇的理由，就是有像是「極限體能王」這種抒壓的電視競技節目可以讓我們在工作忙碌之餘放鬆大腦當作消遣的出口。「極限體能王」這個日本節目邀請了來自民間與體育界科班出身的體能高手，像是電玩一樣以突破一系列人造關卡為目的，最終全部破關者可拿取高額獎金與獲得「勇者」稱號，在日本有人傾家盪產就是為了要參賽要在節目露臉刷存在感，連“極限體能王就是自己人生的全部”這種話都可以說出口，就知道這個節目的魅力所在。其中讓筆者最為眼睛一亮的關卡就是「巔峰戰士」(就是那個有名的藍波席維斯史特龍演過的一部電影名稱)，筆者在看到這個關卡時不禁讚嘆，這簡直是飛躍抓枝動作的特殊版本嘛！

藉由觀看這個關卡參賽者不斷搖擺身體以便進行飛躍抓枝動作的過程，給了筆者莫大深刻的啟發，因此與學生一同討論設計製作出本人實驗室第一代的仿生橫向飛躍抓枝機器人，我們應用平行四連桿機構讓機器人雙手在抓著桿子擺盪時更有效率，藉此設計其動態模型可簡化成兩個自由度的系統，理論分析與實驗的擺動行為相當吻合，經過反覆多次的實驗測試後，我們總算成功的實現了一組特定實驗場景的飛躍抓枝動作，此研究成果已發表於2017年度的IEEE ICMA研討會，有興趣的讀者可自行下載論文參考指教[1]。雖然第一代機器人仍有許多問題需要解決，但我們仍可以從初步的結果獲得一些鼓舞，相較猿猴的快速動作3D肢體協調，筆者團隊所開發的極限體能王機器人像是把原本猿猴複雜的動作放慢一般，加上限制在2D場景簡化了原本的問題，藉由我們所提出的創新機電整合設計將更能善用機械共振效應，使機器人能更容易實現飛躍抓枝動作。筆者認為這是一個相當有趣且深具挑戰的研究領域，後續機構的改良、適用不同環境的仿生機械夾爪開發、強健回授控制演算法的導入與嵌入式系統實現等問題，都非常值得我們持續深入探討，更何況攀爬過程的機器人設計與姿態控制也是一個足以獨立成為研究課程的有趣題目呢！在此筆者誠摯的邀請更多年輕學子一同參與這一系列有趣的研究主題。

最後讀者也許會想知道，做這種機器人到底能幹嘛呢？除了作為給予現今自然科學家更多探討人類與動物行為有力依據與驗證的最佳後盾外，開發具這類特殊複雜運動姿態切換能力的機器人將可運用在像是消防救災、戶外危險環境維修清潔等工作上，雖然現在無人飛行載具技術愈來愈成熟普及，但在天候不佳時常常無法正常使用有其不足之處，這個時候請能夠實現飛躍枝抓動作的混合多姿態機器人出馬，或許將會是更有效率的解決方案。

[1] Chi-Ying Lin, Shr-Jie Shiu, Zong-Han Yang, and Rong-Shen Chen, “Design and Swing Strategy of a Bio-inspired Robot Capable of Transverse Ricochetal Brachiation”, IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, August 6-9, 2017, Takamatsu, Japan.