收藏本站

電腦請使用 Ctrl + D 加入最愛
手機請使用 收藏
關閉

科學報 科學文摘 探索

NASA傾力打造五大外星機器人!海陸空全都霸佔!


字體大小:
更新日期:2019721
文章欄目:
文章標籤:               
 
萬物科學

在各國忙著大力發展太空探索科研時,NASA已經率先開發了各種機器人和機器人系統。除了數十年來一直在探索太陽系行星和天體的軌道飛行器和衛星之外,NASA越來越多的著陸器和漫遊者也在探索行星表面。在國際空間站上,他們甚至有漂浮機器人(如CIMON)和類人機器人助手——機器人太空人和機器人太空人2號。

NASA傾力打造五大外星機器人!海陸空全都霸佔!

展望未來,美國宇航局的計劃遠不止如此,他們希望製造出功能更強大的機器人。到目前為止,現在的漫遊者可以穿越火星的平原和隕石坑,如果他們能探索懸崖、極地冰蓋和其他難以到達的地方呢?這就是目前美國宇航局噴氣推進實驗室的工程師們正在開發的四肢行走機械實用機器人(LEMUR)的目的。

狐猴--攀爬探險家

狐猴是美國國家航空和宇宙航行局(NASA)打造的一款能夠爬上懸崖、沿著牆壁攀爬的漫遊者。它的四肢有16根手指,每根手指上都有數百個小魚鉤。它還利用人工智慧來繞過障礙物。最近一次實地測試是在2019年初,地點是加利福尼亞州的死亡谷(Death

Valley),那裡曾經被海水填滿。

當沿著一條通往懸崖的路線前進時,狐猴機器人可以用它的一套科學儀器掃描岩石尋找古代化石。尤其是在火星這樣的行星上,在傾斜的表面尋找生物特徵的能力將非常有用,因為在火星上,古老湖泊床上的沉積沉積物可以儲存過去生命的證據。這就是好奇號火星車目前在火星蓋爾隕石坑的夏普山上所做的。

最初,狐猴被設計為國際空間站的維修機器人,該專案現已結束。儘管如此,這個專案還是開發出了新一代的行走、攀爬和爬行機器人,當把機器人探險者送到火星或太陽系的許多冰冷衛星上幫助尋找生命時,這些機器人可能會發揮巨大的用處。

目前這些機器人現在正在研發中,磨練技術,也許有一天會成為未來到遙遠世界執行任務的一部分。

冰蟲--冰世界探險家

為了能夠在未來的冰行星進行相關研究,美國噴氣推進實驗室正在開發一種名為「冰蟲」(Ice Worm)的機器人探測器,它可以在光滑的冰面上航行。冰蟲是由狐猴的一個肢體進化而來的,它能像尺蠖一樣透過收縮和伸展四肢緩慢地在冰面上爬行。

冰蟲像尺蠖一樣爬上冰牆,源於是狐猴設計的一種操作。當機器人攀爬時,它會將一個肢體的一端鑽入表面,以此來穩定自己。在採集科學樣本時,它也可以使用同樣的技術來穩定自己。該機器人還使用狐猴的人工智慧導航,這是一種機器學習程式,透過從過去的錯誤中學習來選擇最佳路徑。

amocity
amocity

  


為了開發這種機器人的能力,噴氣推進實驗室專案負責人亞倫·帕內斯(Aaron Parness)一直在南極洲的冰川和聖海倫斯山(Mount St.

Helens)的冰洞裡測試這種冰蠕蟲。這不僅使冰蟲學會在遙遠世界的艱難地形中航行,也使它為我們對地球科學日益加深的理解做出了貢獻。

在未來,這類機器人很可能被送到土星和木星的冰冷衛星上,調查它們的內部海洋,尋找生命跡象。

人猿--陸地探險家

這一概念最初是作為DARPA機器人挑戰賽(DRC)的一部分建立的,競賽從2012年持續到2015年,旨在創造救災機器人。機器人猿的綽號是「路易國王」(King

Louie),取自《奇幻森林》(the Jungle Book)中的角色。機器人猿之所以得名,是因為它有四條腿,而且非常多才多藝——它可以走路、爬行、尺蠖或趴著滑。

自首次開發以來,該設計已被修改,以最佳化其在冰雪環境下的機動性,特別是土星衛星土衛二上的冰雪、不平坦地形。雖然它和狐猴使用同樣的四個機械臂,噴氣推進實驗室的工程師們用音樂線製成的有彈性的輪子代替了抓人的腳。

這些允許在不平坦的地形上有更大的靈活性,這對像土衛二這樣的天體來說是必不可少的。配備了一套先進的光譜儀器,這個機器人可以探索土衛二的南極區域,並掃描它的羽狀物,尋找有機分子和生物特徵的跡象。

壁虎--微型探險者

NASA還在開發一種微型探險者,它是一種輪式交通工具,足夠小,可以在狹小的空間中使用,但又足夠強壯,可以攀爬牆壁,即使從3米高的地方摔下來也不會摔壞。最初由噴氣推進實驗室(JPL)為軍方開發,但是現在一些微型攀巖者正被重新用於太空探索,它們在光滑的表面上來去自如。

amocity
amocity

  


NASA傾力打造五大外星機器人!海陸空全都霸佔!

就像啟發它的蜥蜴的腳一樣,這項技術依靠微小角度的毛髮產生範德瓦爾斯力(物體表面非常接近時產生的靜電引力)。這種機器人的混合動力車輪利用電荷來增強這種效果,並附著在多種表面,包括光滑的金屬牆壁上。

amocity
amocity

  


因此,除了探索月球、火星等難以到達的地方外,使用這種粘合劑或抓握技術的微型攀巖者還可以修復未來的太空飛行器。

水下抓魚器--海洋探險者

NASA借鑑太空人訓練的經驗,計劃開發海洋探索技術,使之成為微重力環境下任務的一個很好的原型。這就是水下抓魚器的作用所在,它使用狐猴的一隻握緊的手,用同樣的16個手指和250個魚鉤抓住不規則的表面。

經過一些修改,這個機器人可以被部署到近地小行星(NEAs)或太陽系的其他小天體上。這些任務的目的可以是任何東西,從收集樣品到勘探礦物和資源。

目前,「鸚鵡螺號」是一艘水下研究船,由夏威夷海岸的海洋探索信託基金(OET)運營。在那裡,它透過從海平面以下1.6公里(1英里)處採集深海樣本,幫助推進海洋研究。

攀爬架直升機--天空探險者

NASA已經計劃明年向火星發射一架小型太陽能直升機,搭載「火星2020」探測器。一旦探測器著陸,這個技術演示器將在短時間內飛行,以確定這一概念是否是未來探索這顆紅色星球的有效手段。在此基礎上,噴氣推進實驗室工程師阿拉什·卡蘭塔裡(Arash

Kalantari)正在開發一種夾持器的概念,這種夾持器可以讓飛行機器人緊貼火星懸崖。

這一機制,將允許飛行的短暫休息,隨後將使用相同的組合爪腳和嵌入魚鉤狐猴抓住岩石,就像一隻鳥抓住樹枝。在那裡,機器人將能夠透過太陽能電池板為自己的電池充電,以尋找生命存在的證據,從而獲得飛行者可能沒有的自由度。

展望太空的未來,很明顯,越來越多的探索和研究工作將由機器人來完成。這些機器人中的許多在本質上將是自主能力的,不需要依靠人類控制器來導航或控制他們的儀器。這大大增加了外星探索的可能性和靈活性。

然而,我們應該明白,「地面部隊」即人類是無法替代的。因此,如果有人擔心機器人會取代太空人傳統上完成的所有任務,他們可以放心。這一切都是為了加強人類的太空探索,而不是取代勇敢的人類。

延伸閱讀
AI臉