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具有可扩展附件的机器人可以探索火星洞穴和悬崖

开心的月饼 2023-08-17 08:45:56 健康养生

太阳系中的许多区域对于科学目的都很有趣,但传统的漫游车很难到达。其中最著名的是火星的洞穴和悬崖,那里裸露的地层可以提供线索,判断这颗红色星球上是否曾经存在过生命。到目前为止,派往那里的任务还没有能够探索那些难以到达的地方。但斯坦福大学一个团队的使命概念希望改变这一现状。

具有可扩展附件的机器人可以探索火星洞穴和悬崖

这个概念被称为ReachBot,是一种可以使用多个铰接附件支撑自身的机器人,以导航使用其他导航技术难以到达的地形。除了能够穿越复杂的地面图案之外,从理论上讲,它至少还可以攀爬陡峭的悬崖面。

它最初被定位为NASA先进概念研究所的项目,并于2021年获得了第一阶段资助。作者将这个想法描述为两种为不同目的而开发的独立技术的融合:移动操纵机器人和可部署的空间结构。

移动操纵机器人在太空探索中比较常见。Robonaut和LEMUR等平台利用机器人技术来执行维护国际空间站和检查其他太空栖息地等任务,但它们的机动性在很大程度上受到限制。像狐猴这样的动物以能够穿越棘手的地形而自豪,但即使如此,也很难攀登悬崖面。

另一方面,可展开结构更常用于卫星。它们减少了将太阳能电池板和天线等物品装入火箭整流罩所需的空间,并且只有在到达太空后才进行部署。通常,他们使用某种热或电智能材料,但该领域正在进行大量研究。

ReachBot通过使用可展开结构作为可操纵的附属物,实现了两全其美。这使得它能够将其附肢之一延伸到新位置,使用可以粘附在表面上的末端执行器将其固定到位,并通过旋转其关节来重新定位自身。

如果您曾经攀岩过,您一定听说过“三点接触”这句格言。ReachBot使用了一种类似的技术——通过一次只移动一个附肢,它可以保持其位置,同时设置自己向预定目标移动(尽管速度很慢)。

该预期目标可能位于悬崖中间或洞穴中间,这两个地方都是令人兴奋的样本收集区域。如果ReachBot必须爬上悬崖,它只需将其中一个附肢伸出到其他附肢上方,固定住它,然后将自己拉上来。或者,在地面粗糙的洞穴中,它可以悬挂在不同的特征上,包括天花板。

弗雷泽解释了我们如何探索月球和火星上的熔岩管。

此外,ReachBot可以使用其他附件来固定自身并向表面施加力。表面压力对于钻井等操作至关重要,如果系统无法自行交叉支撑,就会变得更加困难。

斯坦福大学团队提出的详细报告显示了在多个领域取得的进展,包括提出控制器、研究不同的末端执行器解决方案以及提出任务架构。他们还为未来的工作制定了很多计划,包括在类似于机器人在火星上可能遇到的真实环境中测试原型。

目前,一期项目完成后,实验室正在继续对其进行开发。它似乎已经为第二阶段做好了准备,但到目前为止还没有任何结果。ReachBots也有大量的地面应用用例,因此毫无疑问会有人出现并推动该技术沿着其发展道路前进。


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