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新闻中心
冰制作移动机器人
Date:2021-01-13        Hits:28        Back

冰制作移动机器人,未来将登上火星、奔赴南极

        核心提示:有了这样的产业链体系,未来必然会培育出中国自己的品牌。作为当今世界首富的马斯克名下甚至没有一套属于自己的房产,但火星都是他的。马斯克从来没有跟别人抱怨过这个世界到底有多糟糕,他只是致力于改变这个世界而已,同时改变的还有国内乃至全球的新能源市场。
       

 此前,西湖大学的仇旻教授团队研发了一种技术,能够在厚度为 300 纳米的冰上刻画图案。

       
               确切地讲,通过一种三维微纳加工技术,科学家们可以用冰来代替传统光刻过程中的光刻胶。这种听上去颇为新颖的冰刻技术拓宽了我国芯片行业的想象空间,或许在未来,发展芯片可以不用再苦等光刻机了。在另一层面,「冰刻机」的设计也让我们意识到,冰这种自然界平平无奇的物质,可能会推动技术的变革!凑巧的是,前不久美国宾夕法尼亚大学 GRASP 实验室的科学家也在尝试用冰制作移动机器人,未来将登上火星、奔赴南极,在各

种极端条件下发挥效用。

机器人

       

       

                   就长下面这样,貌似有点小学生兴趣小组作品展示的既视感?在去年 10 月召开的机器人与智能系统领域国际旗舰会议 2020 年 IEEE/RSJ 智能机器人与系统国际会议(IROS 2020)上,与上述研究相关的论文被收录,这一论文题为 Robots Made From Ice: An Analysis of Manufacturing Techniques(冰制机器人:制造技术分析)。值得关注的是,两位来自 GRASP 实验室的作者 Devin Carroll 和 Mark Yim 在论文中强调,这仍是



非常初步的工作,他们才刚刚开始探索用冰做机器人的想法。

     

                  显然,用冰造致动器、电池或其他电子元件听着就不太可能,再者,冰永远都不会像钛、碳纤维等结构材料那样。但冰也有着显著特点——一方面,它在自然界中很常见;另一方面,冰有着独特的切割、雕刻和融合等改造方式。我们不禁要问,用冰造机器人,还要派它去探索行星或南极,就只是凭着冰有上述特性,这理由能站得住脚吗?具有自我修复或自我复制能力的模块化机器人系统,已成为一种强大的、低成本的外星或北极探索解决方案,但反观目前的一些行星探索机器人,确实也是存在着不足,IEEE(美国电气电子工程师学会)旗舰



出版物 IEEE Spectrum 的文章中写道:

      不管 NASA 的科学家们为他们的行星探索机器人做了多少重大突破,行星探索机器人***终可能都绕不开一个问题:出现故障、甚至崩溃。很难想象,在火星上,火星车的轮子出了问题,探测任务是否还能顺利进行?而在 IEEE Spectrum 看来,更关键的一个问题是,怎么在极端环境下找到资源,保证机器人的正常运行。此前面对这一


问题,科学家和工程师们提出的方案是:利用太阳能等能源支撑探测器的运行,毕竟太阳能是比较常见的。

    


            据了解,他们希望开发出一种可展示“自我重构、自我复制和自我修复”的机器人概念,他们的设想是,机器人主要是在极端环境下工作,这个环境足够冷、结冰稳定,机器人因操作而产生的热量不会导致融化甚至短路,造成不便。两位科学家探讨了用冰制造机器人结构部件的不同方法,涵盖了「增材」(additive)和「减材」(subtractive)两种制造工艺。据 IEEE Spectrum 报道,相比塑模、3D 打印、数控加工等方式,科学家们认为***节能有效的方式应该是切冰(即便有的时候需要冰块融合重塑)。Devin Carroll 还在油管上公开了配方:机器人=电动机+底座+冰块制的各个部件经过这种似乎有点儿简单粗暴的方式,人称 IceBot 的南极探险机器人概念版就问世了,据说重 6.3 公斤。看到这里,估计不少人心里都嘀咕着一句“就这”,别急,我们再来看看这款机器人的实际效果。

    


              小车车上斜坡还挺平稳,也能推开前方的垃圾保持不倒。值得注意的是,小车车只是一个雏形,将来进行科考时一定不会是这样的画风。现阶段,研究人员基本上只证明了 IceBot 的两点功能:一是可移动、二是在室温下也不会很快裂开。自然,在 IceBot 实现自我重组、自我复制和自我修复的能力之前,两位科学家还有很多工作要做。可能会有人觉得这项研究不太可行,但作为出自美国宾夕法尼亚大学 GRASP 实验室的作品,还是值得期待的。就未来而言,在机械臂/末端执行器设计方面,他们正在探索的一个想法是:利用电阻丝网局部融化冰块表面,在打算将冰加工成所需的几何形状时,在它和机械臂之间建立临时连接。短期内的研究重点在于,设计一个模块化关节,保证更容易、安全地连接驱动器和冰,并且尝试利用螺丝孔等连接方法,确保冰块形状不变。尼得科