三頭六臂：文物修復用機械固定手臂

文 圖 /潘煉

在目前室內文物修復實際操作過程中，用什么方法對待修復文物進行固定是一個比較棘手的問題。有的用手拿，有的用繩子綁，有的用膠帶粘，有的請兩三個人幫忙扶著等等，每位修復師依據自己的習慣會使用不同的固定方法。但是隨意的固定方法會使文物的安全得不到保障，也給修復師在操作中帶來不便。例如金屬文物的熱焊接，一直是以手持為主，邊焊接邊校對調整，要保證焊接的牢固，操作溫度要達到400℃才能完成，修復者雖然都帶了手套，但還是經常被燙傷。再如陶瓷文物的粘接，無論什么類型的粘接膠，都需要一個固化進程，有快有慢，很多時候這個固化過程也是手持的。手持的優點主要是操作簡便，可以隨時調整。缺點就是會產生晃動，膠水在固化過程中，被粘接物得不到很好的固定，最終就會影響文物的粘接強度和修復效果。用繩綁和膠帶粘也是如此，不僅時間長了容易松動，在粘接文物時膠很容易會把固定用的繩子和膠帶也一并粘在文物上，無形中對文物進行了二次污染。還有打磨、作色、封護等等，在文物修復的操作過程中，基本上是離不開器物固定這個環節的。

目前國內文物修復中缺乏這類能夠很好固定文物，并且適應不同器物的工具。因此我們研究和制作了機械固定手臂，它非常有利于文物修復保護工作，應用前景十分廣泛。

機械手臂示意

機械固定手臂

文物修復用機械固定手臂的主要技術特征在于機械手臂一左一右對稱設置，在機械手臂上豎直方向設置直線導軌，在每個機械手臂設置三個或三個以上關節，至少包括X、Y、Z方向。

修復用機械手臂可根據文物材質的不同更換不同材質機械手，減少在操作上對文物造成的傷害。承載大重力和熱處理操作，如石刻文物和金屬文物焊接時，選用金屬機械手；陶瓷類文物在拼對和粘接時，選用橡膠機械手起到固定防滑的效果；對于有機材料文物，木漆器、紙質、絲織品選用硅膠機械手，柔軟有彈性，避免對器物造成傷害。

機械手臂可以做到抓、握、托、舉、抬、推、提等各種動作，手臂零件也可以快速組裝更換。目前，我們已經使用機械手臂對銅鏡進行固定，完成了焊接和粘接的工作，在實際操作過程中，確實能有效規避燙傷和粘接錯位的情況發生。

使用傳統方式進行修復時，修復師右手拿電烙鐵，左手持2塊需要焊接的銅鏡碎片。從圖中我們可以看到，單手拿銅鏡碎片，要把兩片碎塊拼對整齊是一件很困難的事。就算拼對整齊了，也很難固定不動，隨著右手的焊接動作，身體會相應晃動，帶動左手的固定動作變形。

而使用機械手臂進行焊接時，機械手臂可以將2塊青銅碎片進行完美拼對，調試到斷開的碴口完全拼合一致。由于機械手臂已將銅鏡很好地固定，使操作人員可以從容地進行焊接和粘接，大幅度提高了焊接和粘接修復的準確性和文物在修復過程中的安全性。

①手持銅鏡進行焊接

②手持銅鏡進行焊接

③使用機械手臂進行銅鏡碎片拼對

④對機械手臂固定的碎片進行焊接

改進思路

機械手臂的設計還處在初級階段，遠遠不能滿足所有文物種類的需要，作用也比較單一。在此次制作出來的手臂模型基礎上可以做些改進，以提高手臂在實際操作過程中的靈活機動性：增大尺寸和載重力；改用新型材料，使設備更輕；手臂改為軌道連接，可隨意調整間距，適應各種文物尺寸；手臂的轉動關節，改為球形萬向關節，提高手臂操作靈活性；設計多種式樣的可更換機械手，適用不同形狀和材質的文物固定；并融合壓力監測顯示系統、文物內部窺探系統、視頻顯微系統、吸塵排污系統等，加強文物保護修復工作的科學性和安全性。

總體而言，機械手臂的應用于修復具有傳統方法所不具備的優勢，使用機械手臂可以很好地固定住不同器形文物，避免文物在操作中造成不必要的人為傷害；機械手臂可以取代操作人員的肢體固定，從而大幅度提高操作人員在保護修復時的工作效率和工作質量，同時，還大幅度提高了文物在人為操作時的安全系數。

文物修復機械手臂的研發和制作，是一個不斷積累、提高、創新的進程，需要研發人員對文物修復工作有實際操作經驗，了解傳統文物修復工藝，同時也要有物理、機械、工程、設計等多個領域的人才群策群力，本著開拓進取、勇于創新的精神，共同完成。機械手臂的制作、應用和推廣，可以有效提高傳統文物修復操作人員的工作效率，保護文物的同時也保護工作人員自身安全，使文物以更安全、更科學的形式得到保護和修復。

（作者為南京博物院文保中心工作人員）