機器人的設計靈感竟來自于蠶和樹根？

作為美國工業(yè)巨頭和美國最大的公司之一，通用電氣在廚房用具，醫(yī)療保健，照明，發(fā)電，機器人等領域均有涉足。近日據(jù)外媒報道，通用電氣又研發(fā)了一款快速隧道挖掘機器人。

這種隧道機器人的開發(fā)是美國國防高級研究計劃局（DARPA）的“破壞者”項目的一部分，旨在開發(fā)更快、更有效的隧道挖掘方法，以支持關鍵軍事行動。

設計靈感來自于蠶和樹根

機器人的設計靈感來自于蠶和樹根。通過模仿蠶（土蟲）快速的節(jié)奏運動，使機器人能夠快速和有效地挖掘出我們的隧道。模仿樹根的規(guī)模和能力，通過研究根如何生長到地面，使機器人能夠產(chǎn)生更大的力量。

研究人員表示：事實證明，土蟲可能是地球上最多產(chǎn)的隧道制造者。樹根可以通過組織生長產(chǎn)生高壓，穿透高度壓縮的土壤和軟巖石。他們設計了一個長幾英尺的原型，用液壓人造肌肉模仿在土壤中移動的土蟲的靈活性，并且樹根的力量穿透軟巖石。

土蟲依靠充滿液體的被稱為“靜水骨架”的肌肉結(jié)構(gòu)可以在底下活動。當它們移動時，其結(jié)構(gòu)的某些部分徑向地擴展，以擴大隧道，同時錨定蠕蟲，而其他部分則變長，從而產(chǎn)生運動并進一步滲透到土壤中。

隧道軟機器人由大塊部分組成，它們就像無脊椎動物中充滿液體的“靜水骨架”。機器人的人造肌肉像真正的土蟲一樣運動，以推動它前進，而分段的設計也賦予它令人印象深刻的運動自由，并能夠機動到難以到達的地方。

依靠強大的人造肌肉，機器人能夠根據(jù)土壤條件自適應地改變其步態(tài)，使其具有多功能性。這種方法的另一個優(yōu)點是，機器人可以創(chuàng)建隧道，而無需將任何材料帶到表面，從而具有高效性和隱身性。但特里維迪說，設計一個強大的機器人，用武力移動只是挑戰(zhàn)的一部分。另一種是使其能夠自主地在障礙物上導航，從而到達所需的目標位置，而無需利用全球定位系統(tǒng)。由于機器人在地下工作，因此需要為機器人建立自主和傳感能力，使機器人能夠在正確的位置移動和挖掘隧道。

（視頻以實際速度的 4 倍運行）GE生物啟發(fā)的巨型土蟲隧道機器人的演示。顯示機器人在位于紐約州尼斯卡烏納的GE研究機器人實驗室設立的測試裝置中挖掘泥土。

據(jù)介紹，這項研究的近期重點是實現(xiàn) DARPA 計劃推進隧道技術(shù)的關鍵目標。到項目結(jié)束時，使機器人可以以每秒10厘米的速度移動，并挖掘一條長500米、直徑至少10厘米的隧道。

DARPA破壞者計劃的主要目標是使地下隧道的快速建設能夠支持各種軍事戰(zhàn)場行動。這些行動可包括支助救援任務或迅速向前線再補給關鍵彈藥。該機器人項目是破壞者計劃資助的三個新項目之一，旨在展示機器人、傳感和其他組件技術(shù)中超越當前商業(yè)鉆井能力的新能力的可行性。

應用前景不限于軍事行動

目前，這一項目已獲得美國國防高級研究計劃局（DARPA）250萬美元的研發(fā)基金，以確保該項目的持續(xù)進行。DARPA將其撥款作為“破壞者”項目的一部分，該項目旨在開發(fā)能夠“快速構(gòu)建戰(zhàn)術(shù)隧道網(wǎng)絡”的技術(shù)，用于潛在的軍事應用。破壞者計劃的目標是證明快速構(gòu)建戰(zhàn)術(shù)隧道網(wǎng)絡的可行性，以實現(xiàn)安全、響應的再補給。戰(zhàn)術(shù)隧道網(wǎng)絡可以提供安全的后勤支助基礎設施，例如在行動前預先部署補給品，或在部隊通過某一地區(qū)時為其提供持續(xù)的補給?？焖巽@孔戰(zhàn)術(shù)隧道的能力可能有助于應急行動，如快速彈藥補給或救援任務。

除此之外，這項研究將在石油和天然氣勘探、公用事業(yè)、地質(zhì)、環(huán)境以及其他行業(yè)也將有廣泛的應用前景。這不是機器人蠕蟲唯一可以使用的地方。研究人員還看到了更廣闊的應用場景，包括為高速互聯(lián)網(wǎng)鋪設電源線和光纖電纜，或用于工業(yè)檢查和維修任務。Trivedi 說：“如果你曾經(jīng)在噴氣發(fā)動機或發(fā)電渦輪機的裂縫中查看過，我們看到了應用軟機器人平臺來檢查這些大型復雜機器內(nèi)部，甚至進行復雜維修的潛力。

GE 已經(jīng)開發(fā)和現(xiàn)場測試了用于噴氣發(fā)動機檢查和修理的新型蛇狀機器人。這些高度靈活的機器人允許以不同長度的尺度（從毫米到幾米）進入密閉和雜亂的環(huán)境，從而能夠就地執(zhí)行許多維護操作，而無需昂貴的拆卸和重新組裝工業(yè)資產(chǎn)。