美研發救援新神器機器蛇:側划方式可爬沙丘

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admin @ 2014-10-13 reply:0


      北京時間10月13日消息,據路透社報道,如何製作一個蛇形機器人呢?當然,你首先需要研究蛇。在本周四,研究人員說他們設計實驗,準確研究響尾蛇響究竟如何在沙丘上爬行,並將之用於蛇形機器人,以便蛇形機器人可以做同樣的事情。他們的這項研究成果發表在《科學》雜誌上,該研究解釋了科學家們如何利用生物學知識來推動技術發展。


  研究人員說,此種蛇形機器人,而並非以車輪驅動的機器人,擁有處理複雜任務的能力,例如在坍塌結構中進行搜索和救援,或者在核電廠中檢查設備等。位於美國匹茲堡的卡內基-梅隆大學(Carnegie Mellon University)機器人研究所的機器人技術教授豪伊•喬賽特(Howie Choset)說:「蛇型機器人可以通過狹窄空間到達指定區域,而人和傳統機器無法做到這一點。」

  卡內基•梅隆大學機器人研究員哈米德•瑪爾維(Hamid Marvi)曾工作於喬治亞理工學院,他如此解釋蛇的獨特能力。「蛇在多種複雜地形中都具有極為出色的爬行能力,可根據需要不斷改變步態。蛇有一種特殊的步態——側滑(sidewinding),能夠成功的攀越沙丘。」

  角響尾蛇(Crotalus cerastes)常見於美國西南部的確,是一種有毒的響尾蛇。研究人員在亞特蘭大動物園對一條來自於美國亞利桑那沙漠(the Arizona desert)的角響尾蛇進行仔細觀察。他們在動物園的圍欄中用沙子堆出各種角度的沙丘,使用高速攝像機拍攝對其拍攝,試圖更好的理解響尾蛇是如何移動身體的。

  研究人員發現蛇通過一種獨特的波浪移動增加身體表面與沙粒之間的接觸,以此提高攀爬沙丘的能力。他們將此觀察結論應用於卡耐基-梅隆大學研發的蛇形機器人。再次之前,這個機器蛇(snakebot)已經能夠用側划的方式運動在起伏地帶行走,但還無法像蛇一樣輕鬆自如地攀爬沙丘。但是,當以波浪運動方式重新對機器蛇編程之後,它的確成功地攀登沙丘。瑪爾維說:「現在機器蛇最多可以爬上20度傾斜角的松質沙丘。」

  卡內基•梅隆大學機器人研究所的研究員龔朝輝(Chaohui Gong)補充說,在此項研究之前,蛇型機器人在攀爬10度傾斜角沙丘都會遇到許多麻煩。喬治亞理工學院的物理學教授丹尼爾•戈德曼(Daniel Goldman)說:「我們最初的想法是以機器人為物理模型研究蛇的運動機制。通過對動物和物理模型的研究,我們了解到十分重要的一般原理,這不僅讓我們更加深入認識了動物,而且與此同時還改進了機器人。」

  該機器蛇由17段鋁質材料與16個鋁合金關節鏈接而成,長度約為37英寸(約94厘米),直徑為2英寸(約5厘米),其中包含了電動機、電子晶元和感測器。

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