NASA 實驗室推出可摺疊機器人 PUFFER,用於複雜地形探險

作者 | 發布日期 2017 年 05 月 10 日 10:30 | 分類 機器人 , 航太科技 follow us in feedly

面對複雜的勘探地形和更小的運動空間,NASA 的科學家進行創新,將著陸器和流動站設計得更輕型化且可摺疊。在加州的帕薩迪納 NASA 噴氣推進實驗室,工程師一直嘗試盡可能將更小的機器人載入更小的空間。近日他們展示了最新的作品 PUFFER──一個平面摺疊瀏覽器機器人。在需要的時候,它可以摺疊成它近於平面形狀進行移動,然後在空間充足的地方又可回復形狀,以此來實現到達一般機器人不可達到的地方。



這樣一來,就可以將很多個 PUFFER 機器人打包裝進火星車一次性將它們送到火星或任何地方,並且它可以進入傳統大體積的流動車進不了的地方,它既可以沿沙丘爬行,也可以在火山口峭壁上攀行,還可以探索空間較小的小角落。

這也帶來了其他潛在可能性,當可同時發射幾個機器人進入工作地時,這意味著可以考慮設定幾台機器合作的可能性,甚至可以讓機器人在範圍內相互「幫助」進行科學探測和工作。

令人激動的是,PUFFER 將可把過去幾年看到最酷的機器人研究帶入實際應用領域。之前談論的摺紙機器人等大多停留在抽象階段,想像它們在某種程度上有助於救災或勘探,但未進入實際應用層面。NASA 噴氣推進實驗室正在思考如何用 PUFFER 技術在地球之外的真實世界中做一些有用的事。

專案負責人 Jaakko Karras 曾是加州大學伯克萊分校的 Biomimetic Millisystems 實驗室研究生,PUFFER 最初來自他進入 NASA 噴氣推進實驗室後為可摺疊機器人設計的智慧複合微架構,他發現這些技術可以用在一些小型行星飛行器上,之後實驗室與 Ron Fearing 團隊合作完成 PUFFER 機器人的大部分設計。

Jaakko Karras 表示,可摺疊設計在可靠性和耐用性方面會帶來的好處和挑戰。PUFFER 摺疊底盤具有很大的彈性和合規性,它可以使機器人從高處摔落卻保持完好,車輪通常是下落時第一個接觸點,可折疊變形的輪子相比普通輪子更能緩衝避震,有更強的耐撞擊性。設計面臨的最大挑戰之一就是彎曲鉸鏈的耐久性,這些彎曲鉸鏈需要由薄而柔軟的材料製成,但會容易產生撕裂和疲勞引起的裂紋;連線機箱不同部分的彎曲鉸鏈上銅跡線,也必須採取預防措施以確保它們能夠滿足期望的摺疊展開次數。針對此,團隊將符合標準且耐撕裂的摺疊式彎曲物製作材料 Nomex 織物層層壓到剛性柔性 PCB 上,並將其用做撓曲材料。

根據具體的工作概念,PUFFER 的大小可以自行改變。在需要承載更大的儀器、更多的電池或太陽能電池板來得到更多能量供給,或地形需要較大車輪進行離地間隙移動時,可以用更大 PUFFER 的大小;當然當工作需要縮小 PUFFER 體積時它也可變小。柔性 PCB 底盤可實現較容易的延伸以適應廣泛的場域。

目前 PUFFER 的原型是針對火星地形設計的,該團隊正在最佳化這些類別表面的車輪設計。最近,團隊添加微型特徵到 PUFFER 的車輪(靈感來自各種攀爬機器人),並且在與更多通用車輪設計相結合的情況下,其火星模擬測試地形的傾斜效能也提高。由於 PUFFER 將針對具體工作自訂,因此最佳化目標地形的移動功能是有意義的。對於目前的計畫,團隊表示將在擁有 PUFFER 原型硬體的基礎上開始研究自主軟體,使中國太空站能排程和協調叢集機器人協同工作。

(本文由 36Kr 授權轉載;首圖來源:NASA JPL

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