螺旋驱动机器人可以自主开采岩石世界

Josiah02

在其他岩石星球的严酷地形上航行一直都是一项挑战。尽管世界上一些最优秀的工程师花了两年时间不断努力，但“自由精神”计划未能实现其目标，即让勇敢的火星探测器走出困境。
为了解决这一难题，其他工程师开始寻求替代推进方法，欧盟的一个研究小组在自主采矿机器人的研究中也采用了这种方法。他们决定使用阿基米德螺旋作为主要推进方法。
该团队已经成功测试了他们的微型采矿机器人的各种原型迭代。最近，他们在IEEE Access上发表了一篇论文，详细介绍了一种基于四个单独控制的阿基米德螺旋的移动平台，该平台的用途不仅限于地下采矿。
与大多数工程项目一样，他们从计算机模型开始，最终生成了 CAD 模型，团队在不同的地形上对该模型进行了测试。他们并不是第一个想到使用阿基米德螺旋作为驱动机制的人。现有研究指出，它在某些地形上并不是最有效的。然而，它至少在一定程度上可以驾驭几乎所有地形。
运动学模型对于任何机器人的开发都至关重要，对于推进系统相对模糊的机器人也不例外。由于阿基米德螺旋可以从任何观察角度建模，因此协调四个独立螺旋的每一个操作以正确对准所需方向需要一些复杂的建模，这些建模最终作为控制算法的一部分托管在位于移动平台顶部的计算机上。
控制算法的另一部分要求机器人了解其方向，为此，团队开发了一个集成传感器网络。这些传感器包括飞行时间定位系统（允许机器人测量与物体的距离），以及螺钉上的强制传感器（确保螺钉不会过度扭紧并烧坏驱动电机）。
选定传感器并编写初步控制代码后，就该进行实际环境测试了。团队制作了一个物理原型，部分部件由 3D 打印而成，并开始在各种表面上移动它。驱动系统在雪地、沙地、冻土和泥地上都能很好地工作。然而，它主要用于穿越水平表面，而不是在某些环境中可能遇到的更复杂的斜坡，例如火星。
这并不是说该系统无法适应斜坡——只是还有更多工作要做。ROBOMINERS 是欧盟的一个项目，专注于建造一个自主采矿机器人，该项目希望很快完成其最终原型，而这篇最新论文中展示的驱动平台测试结果将有助于实现这一目标。有朝一日，它可能会为月球或火星上的类似机器人做出贡献。