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探索外星的機(jī)器人要有什么本領(lǐng)?

作者:彭強(qiáng) 時(shí)間:2019-10-11 來源:界面 收藏

  擬態(tài)動(dòng)物的越來越多。例如,以動(dòng)力公司為首研制的人形在飛速進(jìn)步。但如果要在其他星球上使用,會(huì)是什么樣子呢?

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201910/405633.htm

  首先要考慮的問題是,機(jī)器人如何在球上更快速、高效地前進(jìn)。

  因?yàn)槠渌乔蛏系闹亓εc地球上并不相同。以月球?yàn)槔?,其重力只有地球上的約六分之一。當(dāng)宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林跟隨阿波羅11號(hào)首次登上月球時(shí),首先要學(xué)習(xí)的是如何走路。

【工業(yè)之美】探索的機(jī)器人要有什么本領(lǐng)?首先從不好好“走路”做起

  今年7月,一款名叫SpaceBok的跳躍機(jī)器人,開始在歐洲航天局(ESA)進(jìn)行測(cè)試。這款機(jī)器人的設(shè)計(jì)初衷,就是為了讓其能夠更高效地在月球或其他低重力小行星上前進(jìn)。

  SpaceBok由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)的學(xué)生研制,主要特點(diǎn)是有四條腿,可以像羚羊一樣跳躍行走。

  研究人員發(fā)現(xiàn),相比較于地面上的正常步行,跳躍的方式更適合機(jī)器人在月球等低重力星球上前進(jìn)。

SpaceBok在一個(gè)軌道機(jī)器人身上滑動(dòng),由此來模仿小行星上的低重力情況。圖片來源:歐洲航天局

SpaceBok在一個(gè)軌道機(jī)器人身上滑動(dòng),由此來模仿小行星上的低重力情況。圖片來源:歐洲航天局

  目前,類似于“勇氣號(hào)”、“好奇號(hào)”等火星探測(cè)器,使用前進(jìn)方式的均為車輪式,這種方式較為傳統(tǒng),可靠性更高。

  但總有一些地貌復(fù)雜的地區(qū),輪式車輛無法抵達(dá),這就凸顯出了SpaceBok的優(yōu)點(diǎn)。

  蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的博士生Hendrik Kolvenbach帶領(lǐng)的學(xué)生團(tuán)隊(duì),一直致力于研究此類機(jī)器人,他們的設(shè)計(jì)均基于模仿鹿或羚羊類動(dòng)物,研究的重點(diǎn)是讓這類機(jī)器人如何在特定情況下快速移動(dòng)。

Hendrik Kolvenbach和SpaceBok機(jī)器人。圖片來源:歐洲航天局

Hendrik Kolvenbach和SpaceBok機(jī)器人。圖片來源:歐洲航天局

  Kolvenbach在公開發(fā)表的文章中表示,跳躍式的“動(dòng)態(tài)行走”允許機(jī)器人同時(shí)四腳離地,可以代替“步態(tài)行走”。

  但想要在機(jī)器人身上實(shí)現(xiàn)跳躍式的“動(dòng)態(tài)行走”,并不容易。Kolvenbach表示,這需要更高的計(jì)算能力和算法。

  研究團(tuán)隊(duì)成員Alexander Dietsche指出,在低重力的條件下,宇航員下意識(shí)地跳起,落地時(shí)可以自主掌握平衡,機(jī)器人卻很難做到這一點(diǎn)。

  “月球的重力只有地球的六分之一,在這種情況下,SpaceBok的跳躍高度可能高達(dá)2米,再落地時(shí)就需要更好地穩(wěn)定自己?!盌ietsche說。

SpaceBok系安全繩進(jìn)行跳躍試驗(yàn)。圖片來源:歐洲航天局

SpaceBok系安全繩進(jìn)行跳躍試驗(yàn)。圖片來源:歐洲航天局

  為了更好地解決這些問題,SpaceBok的研究團(tuán)隊(duì)采用了有緩沖作用的腿部,來進(jìn)行加速和減速,且能實(shí)現(xiàn)對(duì)落地能量的儲(chǔ)存,以及起跳時(shí)的能量釋放,這還減少了機(jī)器人的自身能量消耗。

  截至目前,SpaceBok的測(cè)試均采用系著安全帶的跳躍試驗(yàn)。除正常的實(shí)驗(yàn)室條件測(cè)試外,團(tuán)隊(duì)也在歐洲航天局的火星試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試,那里有類似于火星表面的不規(guī)則平面。

  但該機(jī)器人仍需更多的戶外測(cè)試,尤其是如何跳躍障礙物等。




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