可用來搜索和營救,這個看似簡單的「機器蛇」也許比想像中厲害!

一如其名,這條「機器蛇」的靈感來自於自然界中的同名爬行動物,非常完美地還原了其細長,蜿蜒的身姿。頭頂攝像頭的它,由於其多節的構造,具有極大的行動自由度,可以在各種狹小的細縫和亂石堆中自由穿越、盤旋、伸展、爬杆。
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本文來自合作媒體 36Kr,INSIDE 經授權後轉載。

美國卡內基. 梅隆大學 (Carnegie Mellon University) 憑藉著最前衛的機器人研發和製造而享譽世界。

而名為 Snake(蛇)的機器人則一直是他們最為吸精的產品。雖然沒有耗費高昂的研發成本,也不能滿足大家對於高智商機器人的種種幻想,甚至都沒有「人」的形狀,但這都不能阻止其大獲成功。

一如其名,這條「機器蛇」的靈感來自於自然界中的同名爬行動物,非常完美地還原了其細長,蜿蜒的身姿。頭頂攝像頭的它,由於其多節的構造,具有極大的行動自由度,可以在各種狹小的細縫和亂石堆中自由穿越、盤旋、伸展、爬杆。

除了沒有毒性,不會咬人,眼鏡蛇會的它基本上都會。不過它的金屬身板顯然更加結實,而且能幫助人類完成不少重要的任務。

機器蛇靈活的特性可以使其出現在各種常人難以到達的位置,出色地完成使命,在科學和工程上極具價值。目前機器蛇已經開始大顯神威的場景和地點有:著名的埃及吉薩金字塔,奧地利的廢棄發電站,以及 CMU 所在地匹茲堡的下水道裡。

Snake 機器人由 CMU 的 Biorobotics Lab 在十年前開始著手研發,後者的核心使命是從自然界尋找靈感,以仿生學的方式研發機器人。在經過兩年的研發後,第一代可行產品投入應用。在商業化應用方面,機器蛇受到了幾家公司的青睞,主要被應用在各種狹小,險惡的空間進行搜索和營救工作。

機器蛇的商業化應用只能算是錦上添花,它最大的意義還是為 CMU 今後在機器人領域的探索提供了絕佳的切入點。

而在目前升級換代後的版本中,科學家們還為機器人增加了感應器,所以其可以自己判斷為了完成任務,纏繞一個物體時所需的收縮程度,省去了之前研究人員每次根據工作環境的不同,都需要為機器蛇預先編寫程式的大麻煩。

有趣的是,科學家們還為這群花色各異的「蛇」們,每一條都取了名字。比如資歷最老,上鏡率最高的那一條 Snake 機器人就被賦予了「山姆大叔」的愛稱。

機器蛇為模塊化在近十年內於機器人領域興起的大勢提供了很好的例證。模塊化意味著開發出能適應更為廣闊場景的系統,頗有機器人版本的樂高的味道。

值得一提的是,負責完成 Snake 機器人模塊化工作的團隊日前選擇獨立,成立了一家名為 HEBI 的新創公司,透過應用機器蛇中涉及到的技術,使搭建可定制化機器人就像搭積木一樣簡單。

「透過打造可以輕鬆變形,易於編寫程式的系統,我們相信我們可以使機器人變得功能強大且靈活,同時降低成本。」CMU 機器人學院 (robotics Institute) 的教授 Choset 說道

模塊化十分重要,其有著加速推動傳統工業機器人和所有新式機器人發展的巨大潛能和魔力。

不過當記者到訪卡內基. 梅隆大學設於匹茲堡的實驗室時,出乎他們意料的是,迎接他們的並不是說好的機器蛇,而是一隻六腿金屬甲殼動物。不過其足足有一隻小狗那麼大,同樣有著蛇形花紋。

仔細觀察後,不難發現其和機械蛇有著緊密的「血緣關係」。它背後的開發團隊給它起了一個暱稱「蛇怪」(the Snake Monster)。這一張牙舞爪的小怪物的腿部和頭部,實際上與機器蛇的關節同源。它每一條腿的完全展開長度都可以達到 30cm,整個機器人重約 8kg。

蛇怪背部多出來的方方正正的小盒子可以用來儲存電池及其他內部元件,由此其可以不受限制地在各種地形「橫行霸道」,極大地拓展了其祖輩機器蛇的功能。

蛇怪的最大技術特色在於其適應性極強的移動方式。

「Snake Monster 在前進時,甚至不需要準確地探測到具體的地面,只需要憑直覺前行即可。」參與到專案的博士 Julian Whitman 解釋道。

我們開發了一種迅速設計機器人步態的新方法,所以當你改變蛇怪在前行中應用到的腿的數目時,它將會在幾分鐘內切換到另外一種行進姿態。

和它的前輩機器蛇一樣,有六條腿的「蛇怪」的靈感也來自於自然界中動物與所屬環境的交互模式,並不需要預先編寫程式或是視覺系統來描繪前進時周圍的地形。 蛇怪腿部的彈性促動器將會適應期所在的表面環境,使機器人透過轉變重心向前行進,這也是機器人模塊化的重要體現之一。

目前機器蛇和蛇怪的應用場景除了上文提到的搜索和救援外,還能用在考古,檢修發電廠、下水道系統等其他輔助人類的職責。 這一切都要感謝大自然和研究人員賦予它們的靈活身姿。

 

▲蛇怪的運行影片 (影片來源:CMUBiorobotics)