恶劣的环境对机器人和工程师来说是一个挑战，但也不是不可能征服的。建造一个坚固耐用的机器人就是要选择正确的部件，从传动系统到传感器阵列。gydF4y2Ba
设计一种适应恶劣环境的弹性自主机器人gydF4y2Ba
马丁·班克斯gydF4y2Ba怎么gydF4y2Ba
工程师如何设计出能在火焰、沙尘暴、低温和水中生存的弹性机器人?它始于正确的设计过程。gydF4y2Ba
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如何设计弹性自主机器人gydF4y2Ba
设计一个有弹性的自主机器人就是要考虑机器人在现场可能面临的每一个挑战，并做好相应的准备。恶劣的环境千差万别——可能潮湿泥泞、炎热多石、寒冷多风。任何机器人设计团队应该做的第一件事就是对机器人需要面对的特定环境进行详细分析。gydF4y2Ba
有些机器人被设计成能适应各种恶劣环境。如果是这样的话，就需要进行多次分析。列出所有可能伤害机器人的东西，以及它可能面临的危险。它需要在复杂地形中导航吗?附近有野生动物吗?gydF4y2Ba
此外，在开始建造机器人之前，设计团队还需要在脑海中有一个具体的目标。他们希望用机器人完成什么?是否需要收集数据?它需要引导人类吗?它是否需要恢复或移动对象?在制造有弹性的机器人时，明确的目标对成功至关重要。gydF4y2Ba
恶劣环境下的机器人施工gydF4y2Ba
下一步是设计机器人的结构。危害、环境注意事项和目标将指导该过程的这一部分。有弹性的机器人很大程度上取决于它必须面对什么样的环境。然而，在为恶劣环境设计机器人时，有一些常见的考虑因素需要考虑。gydF4y2Ba
1.流动性gydF4y2Ba
机器人构造中最重要的一个方面是它如何移动。对于一个在恶劣条件下工作的机器人来说，这通常以坚固的轮胎或履带式履带的形式出现。gydF4y2Ba
履带履带也被称为连续履带或坦克履带，可以很好地支持重型车辆在柔软的地形上行驶，如草地、泥土和泥浆。卡特彼勒履带提供了一定程度的稳定性，即使在地形可能不可靠的地方。例如，在车轮容易打滑的泥土和砾石上行驶时，履带可以提供额外的抓地力。gydF4y2Ba
不过，轮子也有它的优点。对于需要在岩石或凹凸不平的地形上行驶的机器人来说，轮子是一个很好的选择。此外，值得注意的是，车轮可能比履带更可靠。有了履带，如果一个环节断了，机器人实际上就不能工作了。有了轮子，机器人至少还有三个轮子来保持移动。gydF4y2Ba
实验性移动技术也可能是一种选择。例如，来自美国宇航局喷气推进实验室和加州理工学院的研究人员正在使用波士顿动力公司的Spot机器人gydF4y2Ba穿越崎岖的洞穴地形gydF4y2Ba自主。该项目旨在有朝一日在月球和火星上使用，这两个地方的环境都极其恶劣。虽然机械腿可能比轮子更难设计，但Spot正在证明，机械腿通常比轮子或履带更灵活地应对崎岖地形。gydF4y2Ba
2.悬架gydF4y2Ba
良好的悬挂系统对于任何在崎岖地形上运行的自主机器人来说都是至关重要的。悬架不仅能帮助机器人平稳行驶，还能保护机器人的内部和电子设备免受冲击损坏。如果机器人越过一个大的颠簸，悬挂系统应该尽量减少机器人内部感受到的冲击。gydF4y2Ba
任何机器人悬挂系统的具体设计都将完全取决于它所使用的移动技术。然而，有一些悬挂系统的基础知识gydF4y2Ba有什么好注意的gydF4y2Ba．例如，悬挂系统是机器人移动技术的关键部分。例如，如果它使用轮子，悬挂系统可以帮助防止岩石、碰撞或滑动等引起严重故障。gydF4y2Ba
此外，请记住，工程师不能简单地将任何通用悬挂系统安装到机器人上。错误的悬挂实际上会影响性能。因此，花时间仔细分析机器人的移动技术和预期重量，以确定什么样的悬挂系统是最合适的，这绝对是值得的。在找到合适的悬架之前，设计团队甚至可能需要尝试一些不同的悬架配置。gydF4y2Ba
3.臂和末端执行器gydF4y2Ba
机动性和悬挂设计都将极大地影响机器人的最终设计。手臂和末端执行器是机器人结构的最终决定因素。并非所有自主机器人都需要机械臂。所以，除非有明确的目的，否则最好不要写。gydF4y2Ba
然而，在恶劣的环境中，某些类型的操作系统可以派上用场。例如，自主机器人可以使用安装在机械臂上的摄像头来增加它可以捕捉的照片或视频片段的范围。类似地，带有爪或夹持器的机械臂可用于将障碍物移出机器人的路径或收集样本。gydF4y2Ba
机械臂的确切设计将取决于机器人的需要。它可能只有两个铰链，也可能有三个或四个。它可能会旋转，也可能不会。类似地，有gydF4y2Ba许多类型的末端执行器gydF4y2Ba可以用在手臂上。因此，通常最好从手臂需要执行的任务开始，并从中选择正确的设计元素。gydF4y2Ba
耐用的内部和电子产品gydF4y2Ba
自主机器人的内部结构和电子设备通常是最复杂的部分。这包括电机、传动系统、传感器阵列、摄像头和运行机器人自主导航系统的计算机组件。任何有弹性的自主机器人的确切内部组件在很大程度上取决于它的目的和任务。gydF4y2Ba
不过，对于那些设计自主机器人的人来说，有几件事值得考虑。例如，远程信息技术和物联网技术对于在恶劣环境中运行的车辆非常有帮助。远程信息技术通常使用物联网设备，gydF4y2Ba在车辆上传输数据gydF4y2Ba或者把机器人的表现带回一个可以远程监控的中心。物联网设备收集实时数据，并与其他设备和传感器通信。gydF4y2Ba
这些技术使工程师和技术人员能够监控自主机器人的性能，密切关注事故，并进行预测性维护。gydF4y2Ba
除了传感器和监控设备，自主机器人还应该具备某种灾难恢复技术。这对于用来收集数据的机器人来说尤其重要。在任何恶劣的环境中，机器人发生事故、灾难或故障的风险都高于平均水平。在这种情况下，应该有某种耐用的硬盘驱动器或恢复系统来保护机器人收集的任何数据。gydF4y2Ba
弹性材料和屏蔽gydF4y2Ba
在这一点上，设计团队可能对机器人的外观和操作方式有了很好的想法。下一步就是选择合适的材料。根据具体的恶劣环境，这一类别可以有一些种类，但有一些常用的耐用材料用于机器人。gydF4y2Ba
工程师们需要确保他们建造的机器人防尘、防水、防风。此外，机器人必须能够承受在操作过程中可能会影响它的岩石和碎片等东西。gydF4y2Ba
金属和复合材料，gydF4y2Ba尤其是凯夫拉纤维和尼龙gydF4y2Ba这种材料往往是机器人结构中最耐用的材料。塑料在某些情况下也很有用，比如需要防弹窗户或防碎材料的情况。不要试图为整个机器人使用一种材料，而是专注于为每个组件选择最好的材料。gydF4y2Ba
无所不能的机器人gydF4y2Ba
无论目的或操作环境如何，制造机器人都是一项挑战。设计一个能面对恶劣环境的机器人尤其困难。然而，有了这些技巧，任何工程师或设计团队都可以在他们的下一个耐用、有弹性的机器人上有一个正确的开始。最终，建造一个坚强的机器人就是让它为未知做好准备。gydF4y2Ba
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