【我們為什麼挑選這篇文章】為了讓微型機器人能夠真的進入災區,降低救災人員的風險,美國國防部(DARPA)決定舉辦「機器人奧運會」,項目從推鉛球、障礙賽到冬季等,為了找到在馬達、電力跟彈性方面等最強的機器人;不但話題性十足,更能促進機器人研發的良性競爭。(責任編輯:鄧天心)

地震等自然災害對建築物、公用事業和基礎設施造成廣泛破壞,並威脅人類安全。能夠順利穿越瓦礫,迅速進入高度不穩定的區域,對於挽救生命或檢測殘骸中的危險非常重要。

類人機器人在某些特定的情況下特別有用,比如,在實行搜救之前,為了先探索環境蒐集數據,使用更小、更便宜、更專業的機器人會更有效率。

包括波士頓動力的網紅機器人Atlas在內的類人機器人,主要目的都是進行搜救等具體操作 。

救援人員與機器人合作評估高風險情景和環境,有助於提高成功搜索和恢復工作的效率,最大限度地減少對搜救人員的威脅。

近日,美國國防部高級研究計劃局(DARPA)宣布了一個名為 SHRIMP 的新項目:短程獨立微型機器人平台( SHort-Range Independent Microrobotic Platforms,SHRIMP),希望開發出,能適應各樣災區的微型機器人。

SHRIMP 將對馬達、移動系統和電源存儲,三項進行研究。

以下是來自美國國防部 DARPA的項目公告:

想像一個自然災害的場景,例如地震,地震會對建築物和結構設施、重要的公用設施和基礎設施造成廣泛的破壞,並威脅到人類的安全。

在廢墟中穿行並進入高度不穩定的地區,如果人類與機器人合作,評估高風險場景和環境,可以增加成功搜索機率,同時降低對人類的威脅。

微電子機械系統(MEMS)、附加製造、壓電驅動器和低功耗傳感器的技術進步,使研究擴展到微毫米機器人領域。

然而,由於技術萎縮,這些平台缺乏熟練完成複雜任務的能力、導航和控制能力。

「無論是在自然災害情況下,搜索和救援任務,危險環境,還是其他重要的救援情況,機器人都有可能提供急需的助手和支持,」微系統公司 DARPA 項目經理 Ronald Polcawic​​h 博士說。

技術辦公室(MTO)。「但是,對於大型機器人而言,有許多環境無法進出。較小的機器人系統則能提供重要的幫助。」

SHRIMP是美國國防部高級研究計劃局(DARPA)為災難恢復和高危環境開發的昆蟲級機器人新項目 。

SHRIMP計劃旨在推動多功能 mm-to-cm 規模機器人平台的開發。

這項工作的關鍵是微致動器材料和節能電力系統的基礎研究,用於受 SWaP 規定的微機器人系統。

辦一次奧運,找到最棒的迷你機器人

為了應用在搜索和救援,救災,危險環境檢查,空氣動力學平台的飛行控制,可操縱光學和假肢的應用。

「SWaP」一詞的意思是「大小(size)、重量(weight)和功率(power)」,這個詞總結了微型機器人開發所受到的一些限制。

最大的限制可能是功率問題,小型機器人不能在一兩分鐘內就耗盡能量,也不能依賴於外來能源,比如激光或磁鐵。還需要考慮控制,真正的小微機器人幾乎總會依賴板外處理器。

這些東西本質上限制了微型機器人在現實世界中的用處,這也是為什麼DARPA希望直接用SHRIMP來解決這個問題。

有趣的是,SHRIMP項目希望用一次「奧運會」,檢測這些小型機器人的性能:比如執行與可操作性、靈活性和操控性相關任務。

競賽項目

DARPA將把競爭分為兩部分:馬達和電源。

下面是馬達和電源競賽的項目;DARPA 規定,該團隊將開發重量不到1克的系統,並將其安裝在一立方厘米的範圍內。

跳高:微機器人馬達驅動器-動力系統必須從靜止的起始位置垂直地推動自身,以垂直方向的距離和生存性作為判斷標準。預期結果:> 5厘米。

跳遠:微型機器人電源馬達驅動系統必須從靜止的起始位置水平推進,距離僅以水平方向和生存能力為判斷標準。預期結果:> 5厘米

舉重:微型機器人電源馬達驅動系統必須舉起一個質量逐漸增大的物塊,直到驅動系統再也無法舉起重量。預期結果:> 10 g。

推鉛球:微型機器人電源馬達驅動系統必須水平地推進物塊,以水平方向測量的距離作為判斷標準。必須嘗試1克和5克的質量。預期結果:>10cm @ 1g, >5cm @ 2g。

拔河:微型機器人電源驅動系統將連接到一個測壓元件,以測量馬達驅動器的阻擋力。預期結果:> 25 mN。

與整個機器人競爭的團隊將有一組單獨的事件,DARPA正在尋找在一個非常小、不到一立方厘米的體積和重量不到1克的小方塊就有很多功能,DARPA希望看到微電源,電源轉換器,驅動機制和機械傳動和結構元素,計算控制,傳感器的穩定性和控制,以及任何必要的傳感器和執行機構,以提高平台的可操作性和靈活性。

「機器人應該能夠移動3分鐘,運輸成本低於50美元。」團隊被允許為不同的事件開發不同的機器人,但是DARPA希望獲勝的設計能夠在至少四個事件中獲勝。

每堆石:一次嘗試,微型機器人必須在至少兩層中移動,舉起和堆疊重量(從0.5到2.0克不等),不需要人工交互。期望結果:2g, 2層。

障礙賽跑:比賽的隊伍將被給予相對於起始地點的精確的地點和障礙類型(例如障礙,間隙,台階等)。對於每一次嘗試,微型機器人必須在沒有人類交互的情況下完成,也無需在每個障礙之間重新充電。以清除障礙物的數量和總距離作為評判標準。預期結果:2個障礙,5米。

冬季兩項:參賽隊伍可以選擇三種信標類型(溫度、光線或聲音),也可以選擇使用所有的三種信標。對於每一次嘗試,微型機器人必須穿越一系列信標路徑點,而無需人工交互或重新充電。預期結果:2個信標,5m。

垂直提升:微型機器人將遍歷兩個表面,一個淺的坡度(10º),另用一把極度傾斜的坡度(80º)。所走過的垂直距離將作為評判標準。預期結果:10米10°,1米80°。

DARPA擁有3200萬美元的資金,可以用於多個SHRIMP項目。

論文摘要將於8月10日截止提交,提案將於9月26日截止提交,競賽最早可能在明年3月舉行。

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(本文經合作夥伴 大數據文摘 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈 美國國防部剛剛為微型機器人策劃了一場「迷你奧運會」 〉,圖片來源:大數據文摘。)

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