Armatron 機械臂曾是無數(shù)人童年最棒的玩具，它被描述為 “一款類似機器人的手臂，能助力小發(fā)明家們開展科學(xué)及實驗室實驗”。
它名副其實，完全擔得起包裝盒上的宣傳。你可以旋轉(zhuǎn)手臂，讓它繞著底座旋轉(zhuǎn)，上下傾斜，在“肘關(guān)節(jié)”處彎曲，旋轉(zhuǎn)“腕關(guān)節(jié)”，并以優(yōu)雅的和弦動作打開和閉合亮橙色的鉸接式手臂，所有這些操作都只需使用可旋轉(zhuǎn)的雙操縱桿即可完成。
玩過這個玩具的人，肯定也記得它發(fā)出的聲音。把電源按鈕滑到 “開” 的位置，就能聽到塑料齒輪持續(xù)轉(zhuǎn)動和旋轉(zhuǎn)的嗡嗡聲。要是操作超出它的極限，它還會卡頓，并發(fā)出刺耳的“咔噠…… 咔噠”聲以示“抗議”。
發(fā)現(xiàn) Armatron 既好玩又特別的可不只有孩子。1982 年 11/12 月刊的《機器人時代》雜志在封面介紹這款售價 31.95 美元（約合今天的 96 美元）的玩具時提到，它具備“通常只有在昂貴得多的實驗機械臂上才有的功能”。
幾年前，我找到了自己的 Armatron。此時，我驚訝地發(fā)現(xiàn)，除了裝著兩節(jié) D 型電池、一個開關(guān)和一個微型三伏直流電機的隔間外，這款玩具沒有任何電子元件，完全是純機械構(gòu)造。后來，我在網(wǎng)上找到了 Armatron 的專利圖紙，發(fā)現(xiàn)它的變速箱原理圖非常復(fù)雜。
為了了解玩具背后的故事，我聯(lián)系了制造商 Tomy（如今叫 Takara Tomy），該公司已在日本營業(yè) 100 多年，并幫我聯(lián)系上了住在東京的 69 歲工程師、玩具設(shè)計師 Hiroyuki Watanabe。他在 Tomy 工作的 49 年里，設(shè)計制造了許多 80 年代經(jīng)典的手持電子玩具，像 Blip、Digital Diamond、Digital Derby 和 Missile Strike。Watanabe 名下有 44 項專利，參與推動了 50 到 60 種產(chǎn)品上市。
設(shè)計機械臂背后的人
“我沒接受過專業(yè)的工程學(xué)習，而是就讀于日本的技術(shù)高中，在那里接受技術(shù)工程師培訓(xùn)，學(xué)習電氣專業(yè)?！盬atanabe 告訴我。
因為喜歡推土機，畢業(yè)后，他先去了小松制造公司工作。并在 1974 年跳槽進入日本排名第一的玩具公司 Tomy。
Armatron 的靈感源于 Watanabe 的老板某天拿給他的一份剪報?！吧厦嬗袕垯C械臂的圖片，機械臂用三根手指夾著雞蛋。當時我們就覺得，‘這就是未來的趨勢，咱們也做一個吧’?！?/p>
作為一個小團隊的負責人，Watanabe 中途短暫投身于另一個項目。等他回到機械臂項目時，團隊已經(jīng)做出了原型。但這個原型和最終版的 Armatron 大相徑庭。“抓手是從主體側(cè)面伸出來的，只能轉(zhuǎn)動大約 90 度?？刂泼姘逵辛鶄€操控位置，要用六個開關(guān)切換。我個人不太喜歡這樣的設(shè)計?！盬atanabe 說。于是，他又重新投入設(shè)計工作。
設(shè)計突破源自他業(yè)余玩的無線電遙控直升機，其操縱桿可以用兩只手完成四個動作?！暗揖拖?，如果把這個部分扭轉(zhuǎn)一下，說不定就能控制六個動作了。我一直想設(shè)計出能 360 度旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，所以就琢磨怎么實現(xiàn)?！?/p>
1981 年 Armatron 剛推出時，不少機器人工程師就聯(lián)系了 Watanabe。“找我的不是玩具店的人，而是大學(xué)實驗室、工廠，還有制造工業(yè)機器人公司的研究人員。和他們交流特別受啟發(fā)，我們經(jīng)常一起探討。”
玩具機械臂帶來的深遠影響
Armatron 那大膽?yīng)毺氐耐庥^與功能，給許多有朝一日想從事機器人事業(yè)的年輕人留下了深刻的印象。
機械設(shè)計工程師 Adam Borrell 便是其中之一，他已在波士頓動力公司深耕機器人制造 15 年，參與制造了 YouTube 上頗有名氣的 Atlas、還有身形如狗的四足機器人 Spot。
Borrell 在紐約市長大，家附近就有一家 Radio Shack?！懊看稳サ罔F站，都得路過 Radio Shack。我總會停下來擺弄 Armatron，設(shè)置計時器，玩各種挑戰(zhàn)。我知道它只是個玩具，但在我眼里，它就是個貨真價實的機器人。”Armatron 不僅是吸引他走進 Radio Shack 的 “誘餌”，更點燃了他對工程學(xué)的熱愛?！拔視€下零花錢，用這些錢在 Radio Shack 買烙鐵和焊料?！?/p>
在攻讀工程學(xué)研究生期間，Borrell 與這個童年玩具迎來了一次意義非凡的重逢。“當時，辦公室有個同事在桌上放了個壞掉的 Armatron，我們一起把它拆開，我第一次看到了它內(nèi)部的構(gòu)造：精妙絕倫的機械齒輪系統(tǒng)，能以多種方式與電機嚙合、分離。就靠一個小電機，居然能實現(xiàn)這么多功能，太神奇了，這讓我聯(lián)想到工業(yè)機器人的手臂?！?/p>
加州大學(xué)伯克利分校電氣工程與計算機科學(xué)教授 Eric Paulos，還記得當初為了讓父母買下 Armatron 當禮物，自己費了多少口舌。
“擁有 Armatron 后，我就不停地探索，用它撿東西、移動物體，光是看著它動，我都覺得無比著迷。我感覺自己真的擁有了一個專屬小機器人，特別珍惜。直到現(xiàn)在，我還留著它，而且它還能正常使用?！?/p>
如今，Paulos 致力于機器人的研發(fā)，同時教導(dǎo)學(xué)生們?nèi)绾沃谱鳈C器人。他常給學(xué)生設(shè)定一些限制條件，比如要求用紙板或橡皮泥制作機器人，他認為，就像當年Watanabe 團隊面臨種種限制一樣，這些限制能激發(fā)大家在工程設(shè)計上的創(chuàng)造力。
從 Armatron 這個堪稱經(jīng)典的模擬機器人，到如今借助計算機視覺、強化學(xué)習等人工智能技術(shù)實現(xiàn)各種新奇移動方式的先進機器人，兩者之間的聯(lián)系清晰可見。
Paulos 發(fā)現(xiàn)，自己小時候玩 Armatron 時遇到的問題，和如今研究人員仍在鉆研的問題有相似之處，“比如撿起過重物體時怎么辦，換個角度是不是就能成功撿起？還有該怎么抓取物體？直到現(xiàn)在，人們還在利用人工智能研究這些問題，試圖找到機器人抓取物體的最優(yōu)解?！?/p>
雖說人工智能在機器人領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越重要的作用，但這個領(lǐng)域依舊離不開工程師，那些能在現(xiàn)實世界中解決實際問題的創(chuàng)造者和維修者。
Armatron 激發(fā)了孩子們對模擬機械裝置的探索熱情，也提醒著人們，并非所有的技術(shù)突破都發(fā)生在計算機屏幕背后。親自動手實踐的好奇心從未消失，如今，新一代愛好者正通過線上社區(qū)和 DIY 改裝，重新認識 Armatron。YouTube 上有很多關(guān)于 Armatron 的視頻，其中有個視頻展示了經(jīng)過改裝、能靠蒸汽動力運行的 Armatron 機械臂。
https://www.technologyreview.com/2025/04/17/1114456/toy-armatron-modern-robotics-ai-nostalgia/
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