美宇航局設計球形機器人:可吸收著陸沖擊力

時間:2014-01-03

來源:網(wǎng)絡轉載

導語:超級球形機器人(SuperBallBot)的球形結構能在沒有任何幫助的情況下進行著陸,吸收碰撞產(chǎn)生的巨大沖擊力,并能減輕重量,因為別的方法需要攜帶降落傘和防撞氣球。

據(jù)報道,即使是在最有利的情況下,精密的探測車要在一顆環(huán)境惡劣的行星上登陸也會很困難。但是,如果你能像丟下一顆皮球那樣,把一輛探測車扔到行星表面,不用擔心它會被摔壞,結果又會怎樣呢?美國宇航局艾姆斯研究中心的維塔斯-桑斯佩拉爾和艾德里安-阿古基諾正在設法通過他們的設計——一種被戲稱為“超級球形機器人”的可以改變形狀的遙控外骨骼,找到解決這個問題的辦法。

超級球形機器人(SuperBallBot)的球形結構能在沒有任何幫助的情況下進行著陸,吸收碰撞產(chǎn)生的巨大沖擊力,并能減輕重量,因為別的方法需要攜帶降落傘和防撞氣球。一旦成功登陸,它還能借助像球的結構在表面滾動,無需輪子,把延長和收縮連接剛性結構的纜繩當作推動力,向前移動。與之相同的纜索可以用來向后拉遙控設備的一部分,讓位于中央的科研設備可以暴露在外,用于研究。這一設計徹底顛覆了現(xiàn)在正在使用的探測車的設計理念,例如“好奇”號,它采用的是更加傳統(tǒng)的剛性遙控設備。然而超級球形機器人依靠的卻是“張拉整體結構(Tensegrity)”,也就是說,它完全是由一組連續(xù)的壓桿和纜索組成的。

美國宇航局形容張拉整體結構是一個有反直覺的張力結構,它沒有剛性連接,但是“異常耐用、體重輕盈,而且能夠展開”。張拉整體結構遙控設備沒有單一的點會失靈,也沒有輪軸或者鉸鏈需要加固。碰撞產(chǎn)生的沖擊力會被遙控設備的多個面分散。按照慣例,這些與眾不同的結構會很難控制,因此研究人員正在嘗試借助機器學習算法和靈感來源于神經(jīng)系統(tǒng)學的操作方法“中樞模式發(fā)生器”操控它們。阿古基諾告訴《IEEE波譜雜志(IEEESpectrum)》的雷徹爾-康特蘭茲,他們必須發(fā)明新的操控方法,這樣遙控設備才能平穩(wěn)、有效地在行星表面運行。

這個設計可能會被用在土星的衛(wèi)星——土衛(wèi)六的一項任務中。把遙控設備收縮成一個更小的結構,科學家就能把更多設備裝入一艘飛船,對這顆衛(wèi)星的更多表面進行研究。美國宇航局認為,超級球形機器人能從距離土衛(wèi)六超過62英里(99.78公里)的高度安全著陸,不會有任何損毀。就目前而言,任何星際探險都需要再等數(shù)年時間才能進行,但是這個科研組已經(jīng)獲得該局的許可,可以繼續(xù)他們的研究。

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