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MIT开发月球探索机器人的快速配置方案,让宇航员们能构建多种月球勘探机器人

原创 2023-08-12 09:22 Mulan 来源:AGV

美国麻省理工学院的一个工程师团队正在设计一套通用机器人部件,宇航员可以轻松地混合和匹配这些部件,以构建不同的机器人“物种”,以适应月球上的各种任务。

随着宇航员在月球上建立永久基地的计划逐渐实施(正如美国航天局在未来几年的规划),他们的工作势必会需要机器人的协助。这些机器人能够完成铺设电缆、部署太阳能电池板、架设通信塔以及建造居住区等繁重任务。然而,若每台机器人都是为特定动作或任务定制,月球基地可能会淹没在一堆各具特色的机器之中。

为了解决这个问题,美国麻省理工学院的工程师团队正在研发一套通用的机器人部件,这将使宇航员可以轻松地混合和匹配部件,从而迅速配置适合不同任务的机器人“品种”。任务完成后,可以将机器人拆解,并使用其零部件配置新的机器人来应对不同需求。

该团队将该系统命名为 WORMS,即行走寡聚机器人移动系统。系统部件包括蠕虫启发的机器人肢体,宇航员可以将其便捷地固定在底座上,用于步行机器人的联合工作。根据任务需求,部件能够被配置成建造大型“运载”机器人,以将沉重的太阳能电池板运至山上。同样的部件也可重新组装成六足蜘蛛形态的机器人,用于钻取冰冻水。

“你可以设想月球上有个棚屋,里面摆满了蠕虫样的机器人部件,”麻省理工学院航空航天系的博士生和团队负责人乔治·洛多斯说道。他形容的这些蠕虫装有电机、传感器、电脑、电池。“宇航员可以进入棚屋,选择需要的蠕虫和合适的配件,将它们组装在一起,然后拆卸重新组装。该设计既灵活、可持续,又具有成本效益。”

WORMS 项目始于 2022 年,是对 NASA 举办的突破性、创新性和改变游戏规则 (BIG) 创意挑战赛的回应,该赛事是一项年度的大学生设计竞赛。2022年,NASA 要求学生们研发无需轮子即可穿越极端地形的机器人系统。

麻省理工学院太空资源工作室的一组学生接受了这一挑战,专门设计了能在月球南极极端地形中行走的机器人,那里存在厚厚的尘埃、陡峭的岩石斜坡和深入的熔岩管。

学生们从动物身上汲取灵感,以探索如何在月球极地地形中导航。“在深入思考动物启发时,我们发现最简单的动物之一——蠕虫,能够做出类似于手臂、腿、脊椎或尾巴的动作,”副组长兼 AeroAstro 研究生迈克尔·布朗表示。“随后突然灵感闪现:我们可以用蠕虫状的附肢来建造所有这些受动物启发的机器人。”

系统的主要部件包括附件或蠕虫形状的肢体,可以通过“通用接口块”连接到车身或底盘,两个部件之间通过扭锁机制扣合。可以用弹簧销的小工具来分离这些部件。

肢体还可以卡入配件,如团队设计的炒锅形状的“鞋子”,以及可以绘制周围环境以助机器人导航的激光雷达系统。

团队还开发了可以定制的软件,用以协调多个附件。作为概念验证,团队建造了一个马车大小的六足机器人。在实验室里,他们展示了一旦组装完毕,机器人的独立肢体便可在水平地面上行走。他们还在加利福尼亚州的沙漠现场展示了机器人的快速组装和拆卸能力。

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