匹兹堡是位于美国西部的钢铁城市,机器人领域,最富盛名的卡耐基-梅隆大学正是在这个城市。最近一段时间,隶属卡耐基-梅隆大学计算机科学院,独立机构机器人技术协会的研究人员,正在日以继夜的为NASA(美国国家航空和宇宙航行局)研造一台机器人探测器。这个机器人探测器的技术要求颇高:要能够顺利攀过陡峭的岩石坡,并且像石油钻井台一样在合适的地点抛锚,以便勘探装置钻入地表深处,获取地外土壤从而进行成分分析。

被命名为”圣甲虫”(注:Scarab——金龟子科目的甲虫,被古代埃及人认作神物)的四脚机器人,将不会离开地球飞往月球工作,至少目前不会,不过这不会改变Scarab在月球探测机器人中的先驱角色。它会演示一台月球勘探器执行任务所必须的技术:测量氢的浓度,在月球上需找水源,和其他可以用来开发和转化新能源的易挥发化学物质,以及建立月球空间站所需要的水和空气。
Scarab装备着加拿大产的钻井机,用其获取地表下数米深的地核样本。另外,它还有一个特征明显的悬浮摇杆装置,让机器人能够把它的”腹部”安置在地面上,保证钻井机顺利完成任务。
“月球探测器在执行任务时,将面对极其恶劣的外部环境——月球南极没有止尽的极夜。在那里,地表温度低至负185摄氏度,而且附近没有能源供给”, Fredkin Research 的专员负责教授,NASA资助项目的首席调查人员威廉• 韦托克(William Whittaker)说道,”在这样的恶劣的环境下,人类根本无法有效率的开展工作,但是对Scarab来说这工作却是义不容辞的,哪怕它需要在一个100瓦特的电灯泡照明下才能开工。”
机器人的月球探矿工作,常会面对诸多难以对付,或者相互矛盾的挑战。Scarab必须十分灵活,才能在砂质和遍布岩石的地表中穿行数英里,同时还得保证钻井平台的稳定性。由于它是在完全黑暗的条件下持续工作数月,Scarab无法通过太阳能获取能量,或者自动充电。所以,届时机器人会通过使用放射性同位元素(places a premium),来提高能量的使用效率。此外,Scarab之所以能够安稳的在完全黑暗的环境下行驶,全靠最新的,低耗能的激光传感器。
“由于受能量使用的限制,机器人Scarab的行驶速度并不快,”机器人技术助理研究员,Scarab的软件和自动系统研发人戴维• 维特格林(David Wettergreen)解释说。“它的每秒速度最快不过4英寸,Scarab会挑战一个人的耐心程度和忍耐极限,即使是最懒惰散漫的旁观者也会难以忍受它蜗牛一般的速度。当它遇上特别巨大的障碍物或者将要钻井取样时,Scarab会停下来储备附加能量。”
为了使性能和工作效率最优化,Scarab必须越轻越好。但是考虑到它同时要执行钻井取样的任务,它又必须达到一定的厚重程度,钻井时才能有充足的下座力,转矩才有强大的旋转力度。研究人员估计Scarab的重量至少应该达到250千克,或者550磅左右。
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