機器蛇的商業化進步

2017-07-17 05:39

長期以來,這條機器蛇一直是卡內基梅隆大學(CMU)機器人實驗室最引人注目的樣本模型之一。它的靈感來自於聖經裏的那種爬行動物。它細長的身體結構能夠讓它進入狹窄的空間,嵌在頭部的攝像機則是用於導航。它可以纏繞在小碎石上,也可以盤在一起,還能爬上杆子以獲得更好的視野——總的來說,這是一個相當令人印象深刻的工程學傑作。服務式住宅從吉薩金字塔到奧地利廢棄的發電廠,再到位於匹茲堡的下水道,這個機器人已經在多地廣泛部署。


CMU的仿生機器人實驗室大約在十年前就開始了這個專案,兩年就生產出了它的第一個可用的機器蛇。自那以來,幾家公司一直在為這種爬行機器人的商業化在努力,主要用於在人類無法到達的地方進行搜索和救援任務。但對學校來說,這個專案是對未來機器人探索的一大跳躍。

最近的版本給這條蛇加上了力量感應,這樣它可以判斷纏繞在一個物體上需要有多緊,也就不再需要機器人專家根據條件再預先設定。買東京樓為了實現這一目的,該團隊轉向了一種更模組化的機器人設計,其中可更換的部分可以被添加和減去,以改變機器人的長度。

這是模組設計趨勢的一種表現,在過去的十年中,這種趨勢在機器人領域越來越受歡迎,創造出了更能適應各種需求的系統。它有點像機器人樂高積木,事實上,對機器蛇進行模組化的團隊最近被剝離出來,成立了一家公司叫HEBI,這家初創公司根據其機器蛇的設計開發了拔插式的機器傳動裝置。


然而,當我們最近參觀了制機器蛇的匹茲堡實驗室時,我們卻看到了完全不同形態的機械動物。它是一種六足動物,看起來像一種金屬昆蟲或某種小動物——儘管它的大小和一只小狗差不多,方方正正的身體上安裝了一個潛望鏡一樣彎曲的頭部。經過仔細觀察,很明顯,這只蟲子與之前的機器蛇一脈同宗。這個團隊把它稱為“蛇怪”。

它的腿和頭是由和機器蛇一樣的關節組成,只不過像一只機械弗蘭肯斯坦一樣重新配置了。身體上的額外空間意味可以安裝電池和其他內部部件,因此機器人可以不受限制地四處走動,不像上一代的機器蛇那樣受限。內置的壓力感應器也意味著,這個六足機器人能像機器蛇那樣穿越碎石地形。

博士生朱利安·惠特曼解釋說:“機器人能夠在粗糙的表面上行走,並且不用準確地探測到地面的位置——就像自己靠感覺找路一樣。”該研究小組還讓機器人的動作更具適應性,因此它可以根據所用的腿的數量進行相應調整。“我們發明了一種快速設計步態的方法,”惠特曼補充道,“所以當你改變手臂和腿的時候,就能在幾分鐘內迅速地把它重新部署起來。”“腿的數量不同,它的走路方式也有很多種。” 

和之前的機器蛇一樣,這種多腿機器人也是受到動物與環境互動方式的啟發而發明。在蛇怪的例子中,它們的腿適應了行走的路面。這意味著,就像蛇能爬杆一樣,不需要預先編程,通渠佬也不需要一個視覺系統來繪製地形。相反,構成機器人腿的彈性執行元件可以適應所行走的表面,機器人也會相應地改變重量。

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