NASA喷气推进实验室(JPL),开发了一种高度适应性的蛇形机器人

2023-05-10
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   2月,来自JPL的团队成员在南加州山区的一个滑雪胜地

 

  测试了一个名为EELS的蛇形机器人

 

  EELS旨在无需实时人工输入,即可感知环境、计算风险、旅行和收集数据,

 

  最终可以探索整个太阳系的目的地。

 

  图片来源:喷气推进实验室(JPL)

 

  NASA喷气推进实验室的研究人员开发了一种高度适应性的蛇形机器人——EELS(ExobiologyExtantLifeSurveyor),一种可以自主绘制、穿越和探索以前无法到达的目的地的多功能机器人。

  该机器人可以轻松穿越瓦砾和碎片等极端地形。

 

  这种被称为“模块化蛇形机器人”由多个相互连接的模块组成,这些模块可以彼此独立移动,使其能够在狭窄的空间中滑行和爬行。

 

  EELS于4月在JPL火星场的沙地上进行了测试。

 

  工程师们在各种地形上反复测试蛇形机器人,

 

  包括沙地、雪地和冰地。

 

  图片来源:NASA/JPL-Caltech

 

  该机器人在设计时就考虑到了灾难响应,因为它可以在人类无法进入的危险区域中穿行。它还可以用于搜索和救援任务,因为它可以轻松进入难以到达的区域。

  在JPL的实验室中,排列着在提供牵引力和抓地力的同时推动EELS的螺钉。

 

  左边是用于在冰上进行测试的黑色铝制螺钉。

 

  其余的3D打印塑料螺钉——具有不同的长度、导程角、螺纹高度和边缘尺寸

 

  来源:NASA/JPL-Caltech

 

  在目前的版本中,被称为EELS1.0的机器人重约220磅(100公斤),长13英尺(4米)。它由10个相同的旋转部分组成,使用螺纹进行推进、牵引和抓握。

 

  模块化蛇形机器人还具有很强的适应性,因为它可以重新配置以适应不同的环境和任务。例如,它可以根据需要导航的空间变长或变短,还可以根据手头的任务配备不同的传感器和工具。

 

  EELS如何思考和行动

 

  EELS旨在自主感知其环境、计算风险、旅行并使用尚未确定的科学仪器收集数据。当出现问题时,目标是让机器人在没有人工协助的情况下自行恢复。

 

  EELS使用四对立体相机和激光雷达创建其周围环境的3D地图,利用来自这些传感器的数据,导航算法可以找出最安全的前进路径。目标是创建“步态”库,或者机器人可以响应地形挑战的移动方式,从侧绕到自身卷曲,称之为“香蕉”的动作。

 

  在最终形式中,该机器人将包含48个执行器,本质上是小型电机,使其能够灵活地采用多种配置,但会增加硬件和软件的复杂性。

 

  研究人员将执行器比作“48个方向盘”。它们中的许多都具有内置的力-扭矩感应功能,就像一种皮肤一样工作,因此EELS可以感觉到它在地形上施加了多大的力。这有助于它在表面不平整的狭窄滑槽中垂直移动,并像攀岩者一样配置自己同时推向对面的墙壁。

  2022年9月,JPL的EELS团队成员将一个小型传感器套件

 

  (使用激光雷达和立体相机绘制其环境图)

 

  放入不列颠哥伦比亚省阿萨巴斯卡冰川上称为磨坊的垂直竖井中,

 

  旨在测试机器人地下机动性。

 

  来源:NASA/JPL-加州理工学院

 

  研究人员希望它能用于各种应用,从灾难响应到地外探索。他们相信,它穿越极端地形的能力将使其成为传统机器人或人类无法到达的情况下的宝贵工具。

 

  总体而言,模块化蛇形机器人代表了机器人技术的重大进步,其潜在应用前景广阔。随着研究人员继续开发和完善这项技术,我们可以期待看到更多创新和适应性强的机器人,它们甚至可以应对最具挑战性的环境。

 

  关于该项目

 

  EELS由位于南加州的NASA喷气推进实验室的技术注入和战略办公室通过名为JPLNext的技术加速器计划资助。

 

  JPL由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院为NASA管理。

 

  EELS团队在该项目上与许多大学合作伙伴合作,包括亚利桑那州立大学、卡内基梅隆大学和加州大学圣地亚哥分校。

 

  该机器人目前不属于任何NASA任务。

 

  喷气推进实验室

 

  JetPropulsionLaboratory,(JPL)

 

  喷气推进实验室(JPL)于1930年代在帕萨迪纳的加州理工学院成立。

 

  1958年NASA成立后,JPL与其合并,成为该机构的主要航天器中心。

 

  如今,JPL由加州理工学院管理,但其资金来自美国宇航局,并将其范围扩大到包括大气研究、海洋研究以及地球上水和全球变暖的修复。

 

  JPL与世界各地的太空机构和天文台合作,收集有关行星、星系和地球观测的数据。

 

  JPL在设计漫游者、望远镜和改进航天器方面发挥了重要作用,并在其设施中雇用了数千名科学家和工程师。

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