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木牛流馬，為三國時期蜀漢丞相諸葛亮及蒲元等人發明的運輸工具，分為木牛與流馬，史載建興九年至十二年（231年－234年）諸葛亮在北伐時所使用，其載重量為「一歲糧」，大約2百公斤以上，每日行程為「特行者數十里，群行二十里」，為蜀國十萬大軍提供糧食。另外還有機關防止敵人奪取後使用。不過，確實的方式、樣貌現在亦不明，對其亦有不同的解釋。
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其中一種說法是單輪木板車，是一種山路用的帶有擺動貨箱的運送顆粒貨物的木製人力步行機。
設想有一離地三尺、長四尺、高六寸的水平木條，木條左端削成車把形，右端有品字形的三個孔。再設想這樣的兩條木條被佈置成人力車的左右兩轅。再設想在兩個品字形的頂孔間插有一條三尺長的軸，在品字形的下面的兩個孔中各用小軸鉸裝着一條可以沿該小軸擺動的、另一端頂地個有四條腿的人力車就是木牛。
流馬是一個向上開口的，左右側壁近上緣的垂直中心線上各有一個孔的木箱。木牛的那根三尺長的軸就穿過流馬的這兩個孔，流馬可以在該軸上前後幌動。為了不使箱中粟、米之類的載荷左右移動，有一塊縱向隔板把箱一隔為二，而且糧食是先裝入布袋再裝入箱中的。
當木牛叉開前後腿時隨時可以停在坡地上。叉開度由在該四尺長的車轅上的限位釘限制。把車轅的把手一面拉前一面下壓，品字頂孔就移向品字左孔之上，即重心移到前腿上，此時品字右孔被撬高，即後腿不受力並被凌空提起，在重力作用下或流馬上的梢釘推動下向前腿靠攏。當重心移出品字左孔時，木牛已向前移動了半步，再向前就要顛覆了，此時可把手把迅速向上拉起並向前拉，使品字頂孔向後移至品字右孔之上使重心落在後腿上，前拉的結果是使後腿叉開，同時前腿被流馬上的銷釘推向前。木牛就這樣走完餘下的半步。
流馬在木牛的上下動作下會像打踿躚那樣產生前後擺動，何時把手把拉上、壓下和拉前當然要和流馬的擺動頻率配合，所以操作須要有一定的技巧和經驗。只要使流馬保持穩定的搖擺，對操作者來說肯定最省力。當木牛流馬在直路上下坡時，可以完全自動化。此時可以利用裝在流馬上的梢釘抬起和壓下水平木條和前、後腿。
《三國志註》引《諸葛亮集》中有關木牛流馬的記載：
「木牛者，方腹曲頭，一腳四足，頭入領中，舌著於腹。載多而行少，宜可大用，不可小使；特行者數十里，群行者二十里也。曲者為牛頭，雙者為牛腳，橫者為牛領，轉者為牛足，覆者為牛背，方者為牛腹，垂者為牛舌，曲者為牛肋，刻者為牛齒，立者為牛角，細者為牛鞅，攝者為牛鞦軸。牛仰雙轅，人行六尺，牛行四步。載一歲糧，日行二十里，而人不大勞。流馬尺寸之數，肋長三尺五寸，廣三寸，厚二寸二分，左右同。前軸孔分墨去頭四寸，徑中二寸。前腳孔分墨二寸，去前軸孔四寸五分，廣一寸。前槓孔去前腳孔分墨二寸七分，孔長二寸，廣一寸。後軸孔去前槓分墨一尺五分，大小與前同。後腳孔分墨去後軸孔三寸五分，大小與前同。後槓孔去後腳孔分墨二寸七分，後載剋去後槓孔分墨四寸五分。前槓長一尺八寸，廣二寸，厚一寸五分。後槓與等版方囊二枚，厚八分，長二尺七寸，高一尺六寸五分，廣一尺六寸，每枚受米二斛三斗。從上槓孔去肋下七寸，前後同。上槓孔去下槓孔分墨一尺三寸，孔長一寸五分，廣七分，八孔同。前後四腳，廣二寸，厚一寸五分。形制如象，靬長四寸，徑面四寸三分。孔徑中三腳槓，長二尺一寸，廣一寸五分，厚一寸四分，同槓耳。」
其他記錄有：
《三國志·後主傳》記載：「建興九年，亮復出祁山，以木牛運，糧盡退軍；十二年春，亮悉大眾由斜谷出，以流馬運，據武功五丈原，與司馬宣王對於渭南。」
《南齊書·祖沖之傳》記載：「以諸葛亮有木牛流馬，乃造一器，不因風水，施機自運，不勞人力。」
宋代高承《事物紀原》記載：「小車：蜀相諸葛亮之出征，始造木牛流馬以運餉，蓋巴蜀道阻，便於登涉故耳。木牛即今小車之有前轅者；流馬即今獨推者。」
宋代陳師道《後山叢談》記載：「蜀中有小車獨推，載人石，前如牛頭。又有大車用四人推，載十石，蓋木牛流馬也。」
《宋史》記載楊允恭曾向宋真宗建議：「莫若用諸葛亮木牛之製，以小車發卒，分鋪運之。每一車，四人挽之，旁設衛兵，加戈刃於其上，寇至，則聚車子中，合士卒之禦寇於外。」
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