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【原创】“种菜、跳一跳、英雄联盟”…月球机器人在玩啥
月球机器人 | 特种机器人 文章来源自:高工机器人网
2020-10-16 14:10:38 阅读:8099
摘要自人类踏出了一大步后,月球机器人便开始奔跑起来。

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【文/刘凯程】自古以来,人类就一直对月球充满了好奇,国内有嫦娥奔月、吴刚伐桂、月下老人等民间传说,国外有司掌光明,掌管月亮的奥林珀斯十二主神之一——阿耳忒弥斯(Artemis)的古希腊神话。然而传说、神话毕竟只是人类的想象,月亮上究竟有什么,无人得知。

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直到有一天,科技技术为人类燃起了希望,1969年7月21日,美国的“阿波罗11号”宇宙飞船载着三名宇航员成功登月,这一历史时刻,人类迈出了一大步。然而人类并不止步于此,他们还想走得更远,甚至还有点想在月球上“种菜”,于是,他们带来了——月球机器人。

“种菜”月球机器人

近日,谷歌发布一款能在月球上检查植物的机器人,有人评论“莫不是要在月球上种菜”。

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2018年,谷歌母公司Alphabet的moonshot部门透露,在研究如何将机器学习应用于农作物生产。最近,其被称为“Mineral”的数字化农业项目正式宣布,并研发了一款“越野机器人”,可以在农作物上巡游,逐一检查每棵作物,生成需要的农业“大数据”,以适应农业发展。

Alphabet已经通过其 X 实验室发布其月球新仪器:一个机器人越野车,可以越过农作物,单独检查每棵植物,并有可能生成农业需要跟上需求的“大数据”。

项目负责人Elliott表示,该项目专注于大规模的可持续食品生产,目前其重点是:“基于人工智能、仿真、传感器、机器人等方面的突破,开发和测试一系列软件和硬件原型”。

这包括一个巡回“植物车”,该车已部署在田野中以收集“植物大数据”。这种机器可以智能地、不厌其烦地在田间巡视,不停歇地进行繁琐而重复的检查。

巡回“植物车”由太阳能电池板供电,车内的精密相机和机器感知工具可以识别田间问题并分析植物特征。

然后,该团队将收集到的数据与卫星图像和天气数据相结合,以使用AI技术为植物如何生长创建预测模型。

“跳一跳”月球机器人

2019年10日10日,英国初创企业太空比特(SPACEBIT)公司宣布设计了一款具有一定跳跃能力的小型月球探测机器人。

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据介绍,这款机器人重约1.5kg,由于体积小,有望进入月球一些管道状洞穴中进行探测。与许多月球车使用的轮子不同,其通过4个机械足来移动且具有一定跳跃能力,这种设计有利于机器人跨越障碍物,让其在月球表面更加灵活地移动。

它具有可以进行测量并收集勘探数据以供研究人员进行分析的传感器。该机器人还配备了摄像头(其中一个可以拍摄“机器人自拍照”),并且可以承受从白天的摄氏 130 度(华氏 266 度)到晚上的摄氏负 130度的巨大温度波动。

这款机器人利用电池供电,采用模块化设计并配备太阳能板,加上本身的省电设计,有助于在月球表面执行更多任务。目前,太空比特正与美国航天机器人技术公司合作,计划在2021年利用该公司研发的月球着陆器把这款机器人送上月球。

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“跳一跳二号”月球机器人

SpaceBok是由瑞士苏黎世联邦理工学院和苏黎世应用科技大学的学生团队研制的四足机器人,设计用于在月球或者小行星等低重力体上行走,目前SpaceBok正在欧洲宇航局的ESTEC技术中心进行测试。

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月球上的宇航员通过双脚跳跃的方式进行移动,而不是采用双脚交替行走的方式,因为在低重力环境下,跳跃是一种非常有效的移动方式。SpaceBok机器人的设计灵感就来源于此,为了探索四足机器人在低重力环境下的“动态行走”。

所谓“动态行走”就是行走步态中存在四足全都不着地的腾空期,“动态行走”具有优秀的能效,在动物界中较为常见。Spacebok机器人则是仿生了跳羚实现快速移动的跳跃步态。Spacebok的名称也来自太空(Space)和跳羚(Springbok)两个单词的结合。

SpaceBok是为太空探索而设计的四足机器人,所以在结构设计方面更加的紧凑和轻量化,以减小发射成本,它在结构方面具有以下几个特点:

使用高功率密度的力矩电机作为关节驱动单元,不仅可以减小驱动单元的重量,同时大力矩低减速比的驱动配置非常有利于关节的力矩控制;

采用一体化弹簧可以有效地缓解四足机器人着地时各足端的冲击力实现安全降落,同时进行储能,使机器人的下一次跳跃更高,从而减低关节的驱动功耗,提高了SpaceBok的续航能力,这个优势在外太空也是非常重要的;

大量使用碳纤维结构,实现机器人本体的轻量化设计,同时也保证了四足机器人的强度。

“英雄联盟”月球机器人

国外公司Lunatix将开发月球表面视为 AR 游戏领域的另一巨大机会。他们希望能在 2021 年将包括一队机器人送上月球表面。这些机器人中将包括 5 个 1.5 kg ,可以由玩家直接远程操控的小型机器人“Nanobot”,以及一个高达 150 kg 的后勤(能源、通信及科研)母舰“Mothership”,活像一个机器人“英雄联盟”。

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“母舰”主移动平台将由 4 个独立悬挂并单独驱动的轮子构成。每个轮子将配有轮毂电机和直接相连的齿轮箱。在材质上,轮子由金属网制成,这种轮子的主要优点是重量轻,牵引力大,悬挂性能优秀。这个主移动平台的移动速度最高为 20 km/h。

小型机器人“Nanobot”也有 4 个轮子,不过配的是两两驱动的轮毂电机。它的移动速度最高为 5 km/h。在将悬挂系统当成弹射器时,它还能够跳跃。由于月球上的低重力环境,它可以跳到 3 m 高,在单方向上一次能跳 10 m 远。由于其球形“笼子”保护罩,它可以在着陆时恢复姿态并再次起跳。

压轴出场——“玉兔二号”月球车

在国产特种机器人的协助下,中国的航天人终于向世人展现了月球背面的风貌:嫦娥四号成功着陆在月背预选着陆区,借助“月兔二号”月球车,人类得以首次看到近距离拍摄月背影像图。

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月球车是一项技术复杂、要求严格的研究开发任务,开发者除了要突破、掌握同机器人相关的轻型机械、机构、遥操作、自主导航和机械臂等技术外,更重要的是要在按航天器的规范与标准研制管理上多下工夫。也正因于此,中国探月工程首任首席科学家、中国科学院院士欧阳自远表示,月球车是我国最高智能机器人,集中了机器人的很多优势。

“玉兔二号”安装了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪和中性原子探测仪。这些仪器将在月球背面通过就位和巡视探测,开展低频射电天文观测与研究,巡视区形貌、矿物组分及月表浅层结构研究,并试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境研究。

月球机器人玩法这么多,写到最后,「高工移动机器人」不禁脑补机器人OS:月亮这么大,我想去看看。


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