@ 2015.05.02 , 08:49

下次登月,让机器猩猩上

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有没有可能下一次月球任务就是让一只机器猩猩登月,这是它的一小步,却是所有机器人的一大步?

科学家们又一次对探月来了兴趣,尤其是对上面的氦-3同位素感兴趣,人们认为月球上的这个元素储量很大,可能有一天能带动地球上的核聚变发电厂。因此机器人是代替人类做此研究的理想选择,特别是在降低成本上。

一个来自德国人工智能研究中心(DFKI)的设计已经把目光放在了黑猩猩上,并着手建立无人操作的月球探测雏形。

四足动物的稳定性

之所以选择猩猩,是因为DFKI希望这个名为“iStruct Demonstrator”的设计能充分利用其与生俱来的猩猩四肢稳定性及其攀爬、抓取和在各种地形移动的优势。

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研究人员Daniel Kuhn介绍说:“我们选择了它是因为它有着我们能研究的好几种运动方式,比如它们有非常良好的四肢行走能力但也能站立起来靠后腿行走,它们直立行走的能力比其他任何动物都强,这种站姿和走路方式都让我们很感兴趣。”

四脚站立可能很稳固,但是在平地上的速度和敏捷度却有了限制,因此平地上用两足行走比较有优势。猩猩最宝贵的特性就是能根据不同的地形来选择不同的走路姿态。

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如果在两足不好平衡身体时,它们会把前足放下变成四足行走,而当地形好走了它们又会变成两足行走。

这一项目由德国航天局DLR建立,为了测试这只机器人猩猩的性能还专门在实验室中仿造了月球的陨石坑。

据Kuhn介绍,实验结果让人很满意,这只机器人猩猩能可以在20度的坡上上下行走。他说:“目前我们正在研究如何转换走路模式,把四条腿换成两条来适应平地。在做这个研究时,我们发现四条腿和两条腿行走的区别真的很大,也让我们慢慢摸清楚人类是如何从四肢进化成直立行走的。”

更低的肢体转矩

以前的大多数多足机器人为了方便设计和控制都配备的单点接触地面的脚,但是这次的黑猩猩却要做一个复杂的低肢体转矩系统,将机器的转矩和猩猩放低的身体结合在一起。

而且,像真猩猩一样,机器猩猩的手脚上有多个传感器和接触点。

它身上的传感器包括压力传感器,和43个单独的力敏电阻FSR传感器,还配有额外的6个FSR传感器避免碰撞。除此之外,它的脚后跟还配有脚跟距离传感器,来预测脚跟着地的状况,还有两个温度传感器来平衡它体内的电子产品之间的温度差。

有脊椎的机器人

不过它最大的优点还是,它和真正的黑猩猩一样有一根脊椎骨。

Kuhn解释说:“我们(的机器人)有一个开动的脊柱,这是机器人的首次尝试,因为我们发现脊椎对腿部运动影响也很大。出乎意料的是,我们不那么需要膝盖活动,在做了这根脊椎骨之后膝盖对机器人移动的作用就少了很多。它不止能很好地支撑机器人本身的重量并使之行走,还能在身上额外承受20~25公斤的重物。”

因为脊椎里面有嵌入电子器件,这个整体结构还能用作6轴的力扭矩传感器,让它能模仿人类和动物的移动能力进行一系列运动。

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吓人的技术规格

相对于别的设计,这个登月机器人的操作规范列下来可以让人倒吸冷气。

这个机器人不仅能看、钻孔、碾磨、收集甚至过滤,还能应对非常恶劣的环境(比如极端温度和真空)。

除此之外,机器人还需要以最小负载完成最大强度、多样化的任务,而且在做错事情时可以自己解决这个问题。

Kuhn介绍说,因为我们距离月球有38万公里,机器人的操作是允许出现一点差错的。不过,这个模型还要经过3、4代的进化才会被送上太空证明其可行性。

他说:“你必须使用不同的技术,不能用和地球上一样的电子器件,需要符合太空应用质量并检验合格的。我们现在在做的就是把机器人里赘余的东西拿掉,而且一旦出了差错我们要设计另外一个制动器。”

太空和其他动物
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猩猩并不是唯一一个被期望飞上太空的“动物”,DFKI同时还在制定螳螂和蝎子的登月计划。它们全部还处于模型阶段,这些动物在运动/位移上也有很大潜力。Kuhn说:“我们关注的动物就是那种既能靠四肢站稳、行走,又能用前面两条腿来操纵物体的动物。”

本文译自 CNN,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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