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[资讯].美国宇航局率先开发海陆空五大外星机器人用于太空探索

2022年11月24日 泰州机械设备网

7月22日消息,在各国忙着大力发展太空探索科研时,NASA已经率先开发了各种机器人和机器人系统。除了数十年来一直在探索太阳系行星和天体的轨道飞行器和卫星之外,NASA越来越多的着陆器和漫游者也在探索行星表面。在国际空间站上,他们甚至有漂浮机器人(如CIMON)和类人机器人助手——机器人宇航员和机器人宇航员2号。

展望未来,美国宇航局的计划远不止如此,他们希望制造出功能更强大的机器人。到目前为止,现在的漫游者可以穿越火星的平原和陨石坑,如果他们能探索悬崖、极地冰盖和其他难以到达的地方呢?这就是目前美国宇航局喷气推进实验室的工程师们正在开发的四肢行走机械实用机器人(LEMUR)的目的。

狐猴--攀爬探险家

狐猴是美国国家航空和宇宙航行局(NASA)打造的一款能够爬上悬崖、沿着墙壁攀爬的漫游者。它的四肢有16根手指,每根手指上都有数百个小鱼钩。它还利用人工智能来绕过障碍物。最近一次实地测试是在2019年初,地点是加利福尼亚州的死亡谷(Death Valley),那里曾经被海水填满。

当沿着一条通往悬崖的路线前进时,狐猴机器人可以用它的一套科学仪器扫描岩石寻找古代化石。尤其是在火星这样的行星上,在倾斜的表面寻找生物特征的能力将非常有用,因为在火星上,古老湖泊床上的沉积沉积物可以保存过去生命的证据。这就是好奇号火星车目前在火星盖尔陨石坑的夏普山上所做的。

最初,狐猴被设计为国际空间站的维修机器人,该项目现已结束。尽管如此,这个项目还是开发出了新一代的行走、攀爬和爬行机器人,当把机器人探险者送到火星或太阳系的许多冰冷卫星上帮助寻找生命时,这些机器人可能会发挥巨大的用处。目前这些机器人现在正在研发中,磨练技术,也许有一天会成为未来到遥远世界执行任务的一部分。

冰虫--冰世界探险家

为了能够在未来的冰行星进行相关研究,美国喷气推进实验室正在开发一种名为“冰虫”(Ice Worm)的机器人探测器,它可以在光滑的冰面上航行。冰虫是由狐猴的一个肢体进化而来的,它能像尺蠖一样通过收缩和伸展四肢缓慢地在冰面上爬行。冰虫像尺蠖一样爬上冰墙,源于是狐猴设计的一种操作。当机器人攀爬时,它会将一个肢体的一端钻入表面,以此来稳定自己。在采集科学样本时,它也可以使用同样的技术来稳定自己。该机器人还使用狐猴的人工智能导航,这是一种机器学习程序,通过从过去的错误中学习来选择最佳路径。

为了开发这种机器人的能力,喷气推进实验室项目负责人亚伦·帕内斯(Aaron Parness)一直在南极洲的冰川和圣海伦斯山(Mount St. Helens)的冰洞里测试这种冰蠕虫。这不仅使冰虫学会在遥远世界的艰难地形中航行,也使它为我们对地球科学日益加深的理解做出了贡献。在未来,这类机器人很可能被送到土星和木星的冰冷卫星上,调查它们的内部海洋,寻找生命迹象。

人猿--陆地探险家

这一概念最初是作为DARPA机器人挑战赛(DRC)的一部分建立的,竞赛从2012年持续到2015年,旨在创造救灾机器人。机器人猿的绰号是“路易国王”(King Louie),取自《奇幻森林》(the Jungle Book)中的角色。机器人猿之所以得名,是因为它有四条腿,而且非常多才多艺——它可以走路、爬行、尺蠖或趴着滑。

自首次开发以来,该设计已被修改,以优化其在冰雪环境下的机动性,特别是土星卫星土卫二上的冰雪、不平坦地形。虽然它和狐猴使用同样的四个机械臂,喷气推进实验室的工程师们用音乐线制成的有弹性的轮子代替了抓人的脚。这些允许在不平坦的地形上有更大的灵活性,这对像土卫二这样的天体来说是必不可少的。配备了一套先进的光谱仪器,这个机器人可以探索土卫二的南极区域,并扫描它的羽状物,寻找有机分子和生物特征的迹象。

壁虎--微型探险者

NASA还在开发一种微型探险者,它是一种轮式交通工具,足够小,可以在狭小的空间中使用,但又足够强壮,可以攀爬墙壁,即使从3米高的地方摔下来也不会摔坏。最初由喷气推进实验室(JPL)为军方开发,但是现在一些微型攀岩者正被重新用于太空探索,它们在光滑的表面上来去自如。

就像启发它的蜥蜴的脚一样,这项技术依靠微小角度的毛发产生范德瓦尔斯力(物体表面非常接近时产生的静电引力)。这种机器人的混合动力车轮利用电荷来增强这种效果,并附着在多种表面,包括光滑的金属墙壁上。因此,除了探索月球、火星等难以到达的地方外,使用这种粘合剂或抓握技术的微型攀岩者还可以修复未来的航天器。

水下抓鱼器--海洋探险者

NASA借鉴宇航员训练的经验,计划开发海洋探索技术,使之成为微重力环境下任务的一个很好的原型。这就是水下抓鱼器的作用所在,它使用狐猴的一只握紧的手,用同样的16个手指和250个鱼钩抓住不规则的表面。经过一些修改,这个机器人可以被部署到近地小行星(NEAs)或太阳系的其他小天体上。这些任务的目的可以是任何东西,从收集样品到勘探矿物和资源。目前,“鹦鹉螺号”是一艘水下研究船,由夏威夷海岸的海洋探索信托基金(OET)运营。在那里,它通过从海平面以下1.6公里(1英里)处采集深海样本,帮助推进海洋研究。

攀爬架直升机--天空探险者

NASA已经计划明年向火星发射一架小型太阳能直升机,搭载“火星2020”探测器。一旦探测器着陆,这个技术演示器将在短时间内飞行,以确定这一概念是否是未来探索这颗红色星球的有效手段。在此基础上,喷气推进实验室工程师阿拉什·卡兰塔里(Arash Kalantari)正在开发一种夹持器的概念,这种夹持器可以让飞行机器人紧贴火星悬崖。

这一机制,将允许飞行的短暂休息,随后将使用相同的组合爪脚和嵌入鱼钩狐猴抓住岩石,就像一只鸟抓住树枝。在那里,机器人将能够通过太阳能电池板为自己的电池充电,以寻找生命存在的证据,从而获得飞行者可能没有的自由度。展望太空的未来,很明显,越来越多的探索和研究工作将由机器人来完成。这些机器人中的许多在本质上将是自主能力的,不需要依靠人类控制器来导航或控制他们的仪器。这大大增加了外星探索的可能性和灵活性。然而,我们应该明白,“地面部队”即人类是无法替代的。因此,如果有人担心机器人会取代宇航员传统上完成的所有任务,他们可以放心。这一切都是为了加强人类的太空探索,而不是取代勇敢的人类。

文章来源:超弦

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