前NASA工程师发明“水下变形金刚”

国内新闻 浏览(1174)



1659-icmpfwz9236663.jpg

欢迎来到“Creation”微信订阅号:sinachuangshiji

这种“水下变压器”结合了水下航行和复杂操作的能力,展示了机器人技术的高潮。

Text/Spectrum Edit/Vicky Xiao

硅星(ID: guixingren123)

黄色的水下船在你面前灵活地滑动:

7d87-icmpfwz9236695.gif

当我到达一个设施时,船停了下来。它的身体开始展开,它的手臂慢慢伸展:

a7d6-icmpfwz9236732.jpg

大约三十秒后,手臂展开了!潜艇刚刚变成了一个水下机器人。

7ca1-icmpfwz9236799.gif(图像经解帧解压缩,显示效果为6倍速度)

你所看到的不是未完成的科幻大片《变形金刚》的延续。

在这里,美国宇航局的NASA位于德克萨斯州休斯顿的约翰逊航天中心。这架无人机是由当地一家初创公司发明的,真正的“水下变压器”: Aquanaut。

根据Houston Mechatronics Inc.(HMI)的说法,他们开发的机器人是世界上第一台可在工作环境中变形的水下双姿态无人机器人。

什么是“双重手势”?这还取决于水下无人机的类型,“扩展”。

过去,水下无人机通常有两种形式。

第一种是鱼雷型。流线型船体是水下动物的仿生学,允许无人机快速穿过水面,完成数十甚至数百海里的长距离运动。这些无人机已存在多年,其中安装了摄像头,传感器和采样设备,用于科研任务。但这种无人机的问题在于它们无法与海底世界积极互动:

fa4f-icmpfwz9236858.jpg

另一种是水下机动机器人,根本不冷静,方形,看起来非常臃肿。由于更复杂的操作操作,这种类型的机器人使用另一个仿生路线与机器人手臂一起工作。但是,它能够承受极端环境(如洋流)的能力很差,部署要求也很高:

cd31-icmpfwz9236907.jpg

由HMI开发的Aquanaut机器人采用了更大胆的方法:它已成为鱼雷和机动设计概念中的第一个“适合”。

Aquanaut的首席工程师Sandeep Yayathi在接受IEEE Spectrum的采访时表示,当他们决定开发水下机器人时,他们希望从一开始就采用这种“变形金刚”的风格。

“当我还是个孩子的时候,我是变形金刚的粉丝。当我设计自己的职业道路时,我认为自己必须在自己的生活中创造一个变形金刚,“Yayathi说。

但是大多数人都知道专门为特定目的开发的技术往往比“四不同”更好。因此,尽管看似酷的科幻电影,变形机器人长期以来一直没有受到专业人士的青睐。

184a-icmpfwz9236944.jpg

但是当它在水下时,一切都是不同的。

如上所述,在过去,水下机器人只有两种选择:选择流体动力,长途旅行,意味着无人机没有交互能力;选择机动类型意味着必须将其部署到地面并在极端环境中抵抗。干扰能力差。

例如,海上钻井平台和海底电缆公司持续需要水下检查和维护,并且还使用机器人技术。但事实上,他们所依赖的机器人很长一段时间都没有进行过创新。

如果有一个机器人通常可以在钻井平台之间或沿着海底电缆移动,并立即换成维护机器人,它可以节省人力,降低伤害和死亡的风险,并降低机器人使用和维护的成本。这些公司将带来极大的便利。

而这个“水下变压器”的诞生就是为了改变这一点。

3cfd-icmpfwz9236991.jpg

在上图中,在船的状态下,Aquanaut具有出色的流体动力学(1);当它处于适当位置时,盖子上升以暴露臂(2);当手臂展开时,船头很慢。慢慢上升到工作位置,露出相机,声纳,3D传感器等。在机舱内还有一个额外的水下推进装置用于调整姿势(3);钳口配有钳口,可以代替其他设备,(4)。

变形后,其机械臂可以执行许多不同的操作任务,例如抓取,使用工具等。机械手的灵活性很高,因为每个部分都有独立的电机控制。

件完成工作。

与过去的机动水下机器人相比,Aquanaut具有无需电缆保护的优势。目前,它由锂电池供电,最远的单向可达200公里,约108海里。

以海底电缆公司为例。当发生故障时,他们首先需要检查故障位置,然后维护人员将船驶向该位置,将冰箱式机动机器人放下并完成维修。在此过程中您可能需要一个真实的人,您可能需要使用各种不同的机器人。

现在,只有一架无人机,您可以完成检查和维护工作,并且在数百海里的远程部署中没有问题。

26ea-icmpfwz9237039.gif

HMI的许多员工都曾在NASA工作过。虽然NASA是一个太空探索的科学机构,但有趣的是它的大部分工作都是在水下进行的。它不仅有一个水下研究部门,因为派遣宇航员在去天堂之前需要大量的训练,而且许多这些工作也是在水下完成的。

一般认为上帝比出海更难,但在HMI CTO Nic Radford中,让机器人在水下工作比在太空中更强大。

“空间是一个近乎完美的环境,水下更复杂,更具活力,”他简单地估计:让机器人在水下工作至少比太空更难。

在创建HMI之前,Radford参加了NASA的Robonaut机器人项目,其机器人已进入国际空间站。 Yayathi是NASA月球车计划的主要工程师之一。

HMI成立于2014年,已获得2300万美元的风电投资。虽然没有真正的“出海”,但Aquanaut已经在美国宇航局约翰逊航天中心的巨型“游泳池”进行了广泛的测试。

该公司计划继续优化Aquanaut,以便它可以自动进入维修地点,返回,并且只需要在操作期间进行人工控制和监督。

不仅如此,他们还有想法在世界许多地方部署无人驾驶船只作为Aquanaut的中继站,从而形成一个全球网络。通过这种方式,用户可以坐在伦敦的办公室,远程控制印度洋的水下无人机。

如果钻机和海底电缆公司采用这种技术,这意味着维护工作将不再需要大量人员每天骑在船上并在海上奔跑。虽然这些以利润为导向的公司对技术更换持谨慎态度,但他们应该欢迎任何能够降低风险和成本的“黑色技术”,包括这种“水下变压器”。

“使用无人机进行水下作业是一种更好,更具成本效益的方法。我们的任务是证明这一点,“拉德福德说。

rTya-fynmzun0700720.jpg