面對(duì)復(fù)雜的勘探地形和更小的運(yùn)動(dòng)空間中，NASA的科學(xué)家進(jìn)行創(chuàng)新，將著陸器和流動(dòng)站設(shè)計(jì)得更加輕量化并且可折疊。在加州的帕薩迪納NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，工程師們一直試圖盡可能地將更小的機(jī)器人裝入更小的空間。近日他們展示了最新的作品PUFFER——一個(gè)平面折疊瀏覽器機(jī)器人。在需要的時(shí)候，它可以折疊成它近于平面形狀進(jìn)行移動(dòng)，然后在空間充足的地方又可恢復(fù)形狀，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)到達(dá)一般機(jī)器人不可達(dá)到的地方，如下圖所示：

這樣一來(lái)，就可以將很多個(gè)PUFFER機(jī)器人打包裝進(jìn)火星車一次性將它們送到火星或任何地方，并且它可以進(jìn)入傳統(tǒng)大體積的流動(dòng)車進(jìn)入不了的地方，它既可以沿深沙的沙丘爬行，也可以在火山口的峭壁上攀行，還可以探索空間較小的小角落。

令人激動(dòng)的是，PUFFER將可以把過(guò)去幾年看到的最酷的機(jī)器人研究帶入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。之前談?wù)摰恼奂垯C(jī)器人等大多停留在抽象階段，更多地是想象他們可以在某種程度上有助于救災(zāi)或勘探的開(kāi)展，但未進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用層面。NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室正在思考如何用PUFFER技術(shù)來(lái)在地球之外的真實(shí)世界場(chǎng)景中做一些有用的事。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Jaakko Karras曾是加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的Biomimetic Millisystems實(shí)驗(yàn)室的研究生， PUFFER最初來(lái)自他進(jìn)入NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后為可折疊機(jī)器人設(shè)計(jì)的智能復(fù)合微結(jié)構(gòu)，他發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)可以用在一些小型的行星飛行器上，之后實(shí)驗(yàn)室與 Ron Fearing團(tuán)隊(duì)合作完成了PUFFER機(jī)器人的大部分設(shè)計(jì)。

Jaakko Karras表示，可折疊設(shè)計(jì)在可靠性和耐用性方面會(huì)帶來(lái)的好處和挑戰(zhàn)。PUFFER折疊底盤具有很大的靈活性和合規(guī)性，它可以使機(jī)器人從高處摔落而保持完好，車輪通常是下降時(shí)的第一個(gè)接觸點(diǎn)，可折疊變形的輪子相比普通輪子來(lái)說(shuō)能夠更大程度地實(shí)現(xiàn)緩沖減震，具有更強(qiáng)的耐沖擊性。而設(shè)計(jì)面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是彎曲鉸鏈的耐久性，這些彎曲鉸鏈需要由薄而柔軟的材料制成，但會(huì)容易產(chǎn)生撕裂和疲勞引起的裂紋；連接機(jī)箱不同部分的彎曲鉸鏈上銅跡線也必須采取設(shè)計(jì)預(yù)防措施以確保它們能夠滿足期望的折疊展開(kāi)次數(shù)。針對(duì)此，團(tuán)隊(duì)將符合標(biāo)準(zhǔn)且耐撕裂的折疊式彎曲物制作材料Nomex織物層層壓到剛性柔性PCB上，并將其用作撓曲材料。

根據(jù)具體的任務(wù)概念，PUFFER的尺寸可以自行改變。在需要承載更大的儀器、更多的電池或太陽(yáng)能電池板來(lái)獲取更多的能量供給或者地形需要較大的車輪進(jìn)行離地間隙移動(dòng)時(shí)，可以采取更大的PUFFER的尺寸；當(dāng)然當(dāng)任務(wù)需要縮小PUFFER體積時(shí)它也可采取更小的自身尺寸。柔性PCB底盤可以實(shí)現(xiàn)較容易的擴(kuò)展以適應(yīng)廣泛的場(chǎng)景。

       目前PUFFER的原型是針對(duì)火星地形類型而設(shè)計(jì)的，該團(tuán)隊(duì)正在優(yōu)化這些類型表面的車輪設(shè)計(jì)。最近，團(tuán)隊(duì)向PUFFER車輪添加了微型特征（靈感來(lái)自于各種攀登機(jī)器人），并且在與更多通用車輪設(shè)計(jì)相結(jié)合的情況下，其火星模擬測(cè)試地形的傾斜性能也得到提高。由于PUFFER將針對(duì)具體任務(wù)進(jìn)行定制，因此優(yōu)化目標(biāo)地形的移動(dòng)功能是有意義的。對(duì)于目前的計(jì)劃，團(tuán)隊(duì)表示將在擁有PUFFER原型硬件的基礎(chǔ)上開(kāi)始研究自主軟件，使父級(jí)航天器能夠調(diào)度和協(xié)調(diào)它們的群集機(jī)器人協(xié)同工作。

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