机器人的设计灵感竟来自于蚕和树根?

机器人大讲堂 发表于 2020-06-06 11:25:05 收藏 已收藏
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机器人的设计灵感竟来自于蚕和树根?

机器人大讲堂 发表于 2020-06-06 11:25:05
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作为美国工业巨头和美国最大的公司之一,通用电气在厨房用具,医疗保健,照明,发电,机器人等领域均有涉足。近日据外媒报道,通用电气又研发了一款快速隧道挖掘机器人。

这种隧道机器人的开发是美国国防高级研究计划局(DARPA)的“破坏者”项目的一部分,旨在开发更快、更有效的隧道挖掘方法,以支持关键军事行动。

设计灵感来自于蚕和树根

机器人的设计灵感来自于蚕和树根。通过模仿蚕(土虫)快速的节奏运动,使机器人能够快速和有效地挖掘出我们的隧道。模仿树根的规模和能力,通过研究根如何生长到地面,使机器人能够产生更大的力量。

研究人员表示:事实证明,土虫可能是地球上最多产的隧道制造者。树根可以通过组织生长产生高压,穿透高度压缩的土壤和软岩石。他们设计了一个长几英尺的原型,用液压人造肌肉模仿在土壤中移动的土虫的灵活性,并且树根的力量穿透软岩石。

土虫依靠充满液体的被称为“静水骨架”的肌肉结构可以在底下活动。当它们移动时,其结构的某些部分径向地扩展,以扩大隧道,同时锚定蠕虫,而其他部分则变长,从而产生运动并进一步渗透到土壤中。

隧道软机器人由大块部分组成,它们就像无脊椎动物中充满液体的“静水骨架”。机器人的人造肌肉像真正的土虫一样运动,以推动它前进,而分段的设计也赋予它令人印象深刻的运动自由,并能够机动到难以到达的地方。

机器人的设计灵感竟来自于蚕和树根?

依靠强大的人造肌肉,机器人能够根据土壤条件自适应地改变其步态,使其具有多功能性。这种方法的另一个优点是,机器人可以创建隧道,而无需将任何材料带到表面,从而具有高效性和隐身性。但特里维迪说,设计一个强大的机器人,用武力移动只是挑战的一部分。另一种是使其能够自主地在障碍物上导航,从而到达所需的目标位置,而无需利用全球定位系统。由于机器人在地下工作,因此需要为机器人建立自主和传感能力,使机器人能够在正确的位置移动和挖掘隧道。

(视频以实际速度的 4 倍运行)GE生物启发的巨型土虫隧道机器人的演示。显示机器人在位于纽约州尼斯卡乌纳的GE研究机器人实验室设立的测试装置中挖掘泥土。

据介绍,这项研究的近期重点是实现 DARPA 计划推进隧道技术的关键目标。到项目结束时,使机器人可以以每秒10厘米的速度移动,并挖掘一条长500米、直径至少10厘米的隧道。

DARPA破坏者计划的主要目标是使地下隧道的快速建设能够支持各种军事战场行动。这些行动可包括支助救援任务或迅速向前线再补给关键弹药。该机器人项目是破坏者计划资助的三个新项目之一,旨在展示机器人、传感和其他组件技术中超越当前商业钻井能力的新能力的可行性。

应用前景不限于军事行动

目前,这一项目已获得美国国防高级研究计划局(DARPA)250万美元的研发基金,以确保该项目的持续进行。DARPA将其拨款作为“破坏者”项目的一部分,该项目旨在开发能够“快速构建战术隧道网络”的技术,用于潜在的军事应用。破坏者计划的目标是证明快速构建战术隧道网络的可行性,以实现安全、响应的再补给。战术隧道网络可以提供安全的后勤支助基础设施,例如在行动前预先部署补给品,或在部队通过某一地区时为其提供持续的补给。快速钻孔战术隧道的能力可能有助于应急行动,如快速弹药补给或救援任务。

除此之外,这项研究将在石油和天然气勘探、公用事业、地质、环境以及其他行业也将有广泛的应用前景。这不是机器人蠕虫唯一可以使用的地方。研究人员还看到了更广阔的应用场景,包括为高速互联网铺设电源线和光纤电缆,或用于工业检查和维修任务。Trivedi 说:“如果你曾经在喷气发动机或发电涡轮机的裂缝中查看过,我们看到了应用软机器人平台来检查这些大型复杂机器内部,甚至进行复杂维修的潜力。

GE 已经开发和现场测试了用于喷气发动机检查和修理的新型蛇状机器人。这些高度灵活的机器人允许以不同长度的尺度(从毫米到几米)进入密闭和杂乱的环境,从而能够就地执行许多维护操作,而无需昂贵的拆卸和重新组装工业资产。

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