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探索外星的機器人要有什么本領?首先從不好好“走路”做起-鄭州小程序開發

夢之網科技?2019-10-04?文章動態?

擬態動物的機器人越來越多。例如,以波士頓動力公司為首研制的人形機器人在飛速進步。但如果要在其他星球上使用,機器人會是什么樣子呢?

首先要考慮的問題是,機器人如何在外星球上更快速、高效地前進。

因為其他星球上的重力與地球上并不相同。以月球為例,其重力只有地球上的約六分之一。當宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林跟隨阿波羅11號首次登上月球時,首先要學習的是如何走路。

今年7月,一款名叫SpaceBok的跳躍機器人,開始在歐洲航天局(ESA)進行測試。這款機器人的設計初衷,就是為了讓其能夠更高效地在月球或其他低重力小行星上前進。

SpaceBok由蘇黎世聯邦理工學院和蘇黎世應用科技大學的學生研制,主要特點是有四條腿,可以像羚羊一樣跳躍行走。

研究人員發現,相比較于地面上的正常步行,跳躍的方式更適合機器人在月球等低重力星球上前進。

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SpaceBok在一個軌道機器人身上滑動,由此來模仿小行星上的低重力情況。圖片來源:歐洲航天局

目前,類似于“勇氣號”、“好奇號”等火星探測器,使用前進方式的均為車輪式,這種方式較為傳統,可靠性更高。

但總有一些地貌復雜的地區,輪式車輛無法抵達,這就凸顯出了SpaceBok的優點。

蘇黎世聯邦理工學院機器人系統實驗室的博士生Hendrik Kolvenbach帶領的學生團隊,一直致力于研究此類機器人,他們的設計均基于模仿鹿或羚羊類動物,研究的重點是讓這類機器人如何在特定情況下快速移動。

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Hendrik Kolvenbach和SpaceBok機器人。圖片來源:歐洲航天局

Kolvenbach在公開發表的文章中表示,跳躍式的“動態行走”允許機器人同時四腳離地,可以代替“步態行走”。

但想要在機器人身上實現跳躍式的“動態行走”,并不容易。Kolvenbach表示,這需要更高的計算能力和算法。

研究團隊成員Alexander Dietsche指出,在低重力的條件下,宇航員下意識地跳起,落地時可以自主掌握平衡,機器人卻很難做到這一點。

“月球的重力只有地球的六分之一,在這種情況下,SpaceBok的跳躍高度可能高達2米,再落地時就需要更好地穩定自己。”Dietsche說。

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SpaceBok系安全繩進行跳躍試驗。圖片來源:歐洲航天局

為了更好地解決這些問題,SpaceBok的研究團隊采用了有緩沖作用的腿部,來進行加速和減速,且能實現對落地能量的儲存,以及起跳時的能量釋放,這還減少了機器人的自身能量消耗。

截至目前,SpaceBok的測試均采用系著安全帶的跳躍試驗。除正常的實驗室條件測試外,團隊也在歐洲航天局的火星試驗場進行了測試,那里有類似于火星表面的不規則平面。

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