美国宇航局的折纸机器人

折纸是一种日本的折纸艺术,通常会让人想起精美的纸天鹅和纸龙。虽然这是一个有价值的爱好,但折叠纸青蛙不会……
2017年4月4日

折纸是一种日本的折纸艺术,通常会让人想起精美的纸天鹅和纸龙。虽然这是一个有价值的爱好,但折叠纸青蛙并不能让我们进入太空——那么,为什么每个人都对折纸机器人如此兴奋呢?

一个看似简单的答案是,这些机器人可以通过改变形状来适应环境,从而到达传统漫游者和其他探索机器人无法到达的地方。但这对探索意味着什么——无论是在外星球还是在地球上?

满足河豚

PUFFER是Pop-Up Flat Folding Explorer Robot的缩写。虽然这个名字很有趣,但机器人本身更令人兴奋。这是一款小型机器人——有些型号只比你的手掌大一点——它可以爬过或爬过障碍物,几乎可以在任何环境下工作,而且很有可能改变我们探索另一个星球的方式。

目前,我们在火星上有一个名为好奇号的探测器。虽然它一直是探索这颗红色星球的好工具,但它相当大,有9英尺长,7英尺高。它可以滚过大多数障碍物,但它的体型使它无法进入较小的角落和缝隙,以查看它们可能隐藏的东西。输入河豚。凭借这些小轮子,它可能走不了多远,但如果它与好奇号火星车这样的东西配对,它就能在好奇号永远无法到达的地方找到秘密。

这些小机器人可以平整地储存,整齐地堆叠,并且可以随时部署,为科学家提供了一个额外的工具,可以在我们最终到达那里之前收集尽可能多的关于我们的天体邻居的信息。

到目前为止,这些小型折纸机器人已经在一些可以想象到的最恶劣的环境中进行了测试——从炎热的沙漠到南极洲的冰天雪地——还没有遇到它们无法克服的障碍。

它是如何工作的?

PUFFER只不过是在印刷电路板的两侧安装了几个轮子。这就是它的多功能性。它可以使用直立的轮子在平坦的地形上行驶,折叠轮子让它在低垂的岩石下爬行,或者用它的“尾巴”爬过障碍物。

这些小机器人的核心是印刷电路板(pcb)。这些电路板具有无限的适应性,可以由各种不同的材料制成,通常用于许多不同的电子产品。千禧电路有限公司的首席执行官丹·索说,这就是为什么这些电路板非常适合像PUFFER这样的小机器人。

“由于PCB可以非常小,甚至很灵活,它将允许机器人将PCB贯穿整个产品,或者只是在中心,仍然为机器人供电。”

在PUFFER中,棋盘很可能位于机器人的中心,以提供最大的灵活性。但随着PCB技术的进步,可能性是无限的。例如,pcb可以用来单独运行每个轮子,或者控制任何工具或设备,这些工具或设备可能会在以后的模型中附加到小机器人上。

目的地:火星上

像PUFFER这样的项目的最终目标是制造小型的多功能机器人,这些机器人可以被送到火星、木卫二,甚至更远的地方。这就是为什么创建能够承受最恶劣环境的组件非常重要的原因。

MCL的pcb是UL 94-V0阻燃级的,这意味着它们不会燃烧。此外,与电线不同,使用PCB将使用户节省大量空间。组装后,PCB可以进行保形涂层,以确保组件和PCB不会因湿度和更恶劣的环境而损坏。”Dan Thau的多氯联苯是在火星上应用的理想选择,在火星上PUFFER将受到极端寒冷,强风和残酷干燥的条件,或者在木卫二上,大部分卫星都被冰覆盖。

即使在那些恶劣的环境中,它们也可以自我维持。一些设计要求在机器人的腹部增加太阳能电池板,使其能够通过翻转面板使其暴露在阳光下长时间供电。由于目前版本的机器人一次充电可以行驶约2000英尺,这些面板可能是不可或缺的。

从理论上讲,这些小机器人可以在一个充满敌意的星球表面一次存活几个月,几乎没有任何麻烦,同时在它们探索的过程中发回大量数据。美国国家航空航天局计划在2020年用一辆新的、最先进的火星车向火星发射一项任务,而PUFFER背后的想法已经在计划让他们的机器人在一辆母火星车的指导下完成这项任务。

原型开发

PUFFER现在很小-最初的原型大约是两个四分之一并排的大小。现在他们知道这种设计是可行的,美国宇航局的下一步是使其对太空探索和发现有用。

真正到达这颗红色星球表面的PUFFER版本可能只有面包盒那么大。有几个原因,其中最大的是生存能力。更大的尺寸使NASA的科学家们能够使机器人更坚固,更能在坠落或岩石滑坡中生存。这个版本还可能包括小型相机和采样设备,以便他们收集数据。

目前版本的机器人是由蓝牙控制的,但在火星上进行远程控制时,这并不是很有用——至少在我们把人送到火星之前是这样。解决方案是使用软件来提供一种形式的自主性,让漫游者和它的PUFFER机器人作为一个收集团队工作,而不必引导它们从地球上的每一步行动。

作为一种受折纸启发的设备,PUFFER可能会改变我们探索其他行星和卫星的方式。看到这个机器人的最终版本在短短三年内登上火星,这将是令人兴奋的。我们能从火星上“好奇号”无法探索的悬垂岩石、洞穴和熔岩隧道中学到什么?PUFFER会告诉我们的。

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