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微型机器人的“迷你奥运会”,你感兴趣吗?

发布时间:2020-06-20 发布时间:
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 地震等自然灾害对建筑物、公用事业和基础设施造成广泛破坏,并威胁人类安全。能够顺利穿越瓦砾,迅速进入高度不稳定的区域,对于挽救生命或检测残骸中的危险非常重要。

类人机器人在某些特定的情况下特别有用,但有时候可能会被大材小用。比如,在实行搜救之前,为了先探索环境搜集数据,使用更小、更便宜、更专业的机器人会更有效率。

SHRIMP是美国国防部高级研究计划局(DARPA)为灾难恢复和高危环境开发的昆虫级机器人新项目?

SHRIMP计划旨在推动多功能mm-to-cm规模机器人平台的开发。这项工作的关键是微致动器材料和节能电力系统的基础研究,用于受SWaP约束的微机器人系统。这些进步可以实现包括搜索和救援,救灾,危险环境检查,空气动力学平台的飞行控制,可操纵光学和假肢的应用。

“SWaP”一词的意思是“大小(size)、重量(weight)和功率(power)”,这个词总结了微型机器人开发所受到的一些限制。

最大的限制可能是功率问题,小型机器人不能在一两分钟内就耗尽能量,也不能依赖于外来能源,比如激光或磁铁。还需要考虑控制,真正的小微机器人几乎总会依赖板外处理器。

这些东西本质上限制了微型机器人在现实世界中的用处,这也是为什么DARPA希望直接用SHRIMP来解决这个问题。

有趣的是,SHRIMP项目希望用一次“奥运会”,检测这些小型机器人的性能:比如执行与可操作性、灵活性和操控性相关的“任务”。DARPA将把竞争分为两部分:一部分用于驱动器和电源,另一部分用于完整的机器人。

下面是驱动器和电源竞赛的项目;DARPA预计,该团队将开发重量不到1克的系统,并将其安装在一立方厘米的范围内。

跳高:微机器人驱动器-动力系统必须从静止的起始位置垂直地推动自身,以垂直方向的距离和生存性作为判断标准。预期结果:> 5厘米。

跳远:微型机器人电源驱动系统必须从静止的起始位置水平推进,距离仅以水平方向和生存能力为判断标准。预期结果:> 5厘米

举重:微型机器人电源驱动系统必须举起一个质量逐渐增大的物块,直到驱动系统再也无法举起重量。预期结果:> 10 g。

推铅球:微型机器人电源驱动系统必须水平地推进物块,以水平方向测量的距离作为判断标准。必须尝试1克和5克的质量。预期结果:>10cm @ 1g, >5cm @ 2g。

拔河:微型机器人电源驱动系统将连接到一个测压元件,以测量驱动器机构的阻挡力。预期结果:> 25 mN。

与整个机器人竞争的团队将有一组单独的事件,DARPA正在寻找在一个非常小、不到一立方厘米的体积和重量不到1克的小方块中实现很多的能力,DARPA希望看到“微电源,电源转换器,驱动机制和机械传动和结构元素,计算控制,传感器的稳定性和控制,以及任何必要的传感器和执行机构,以提高平台的可操作性和灵活性。

“机器人应该能够移动3分钟,运输成本低于50美元。”团队被允许为不同的事件开发不同的机器人,但是DARPA希望获胜的设计能够在至少四个事件中获胜。

堆石:每一次尝试,微型机器人必须在至少两层中移动,举起和堆叠重量(从0.5到2.0克不等),不需要人工交互。期望结果:2g, 2层。

障碍赛跑:比赛的队伍将被给予相对于起始地点的精确的地点和障碍类型(例如障碍,间隙,台阶等)。对于每一次尝试,微型机器人必须在没有人类交互的情况下完成,也无需在每个障碍之间重新充电。以清除障碍物的数量和总距离作为评判标准。预期结果:2个障碍,5米。

冬季两项:参赛队伍可以选择三种信标类型(温度、光线或声音),也可以选择使用所有的三种信标。对于每一次尝试,微型机器人必须穿越一系列信标路径点,而无需人工交互或重新充电。预期结果:2个信标,5m。

垂直提升:微型机器人将遍历两个表面,一个浅的坡度(10º),另用一把极度倾斜的坡度(80º)。所走过的垂直距离将作为评判标准。预期结果:10米 10°,1米 80°。

DARPA拥有3200万美元的资金,可以用于多个SHRIMP项目。论文摘要将于8月10日截止提交,提案将于9月26日截止提交,竞赛最早可能在明年3月举行。


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