中国研发机器人大球南极漫游探测靠风吹移动

2018年12月07日 来源:

中国研发机器人“大球”南极漫游探测 靠风吹移动

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科考队员为 大球 探测工作做准备。(解放 袁凯琪摄)

雪龙 脱困之后,又有好消息传来。由上海大学和中国极地研究中心联合自主研发的极地漫游球形机器人,在距我中山站10公里附近区域,完成首次数据采集、传输测试,传回的大气参数经检验全部准确无误。据悉,这个直径2.8米的大家伙外靠风力驱动,内部器材凭太阳能支撑,将有助在特殊区域进行环境分析,甚至大气环流趋势探察。未来有望为我国极地、特别是极地内陆科考添翼。上大机械与自动化学院的课题组老师们给它取了个小名叫 大球 。

当前,各国都在加强对极地的关注和研究,由于当地气象、地形条件复杂, 机器人科考 正成为技术主流之一。目前各国主要探索的方向是强调可操控,动力来源为电或燃油。然而这也在无形中限制了机器人的活动范围,目前最大覆盖半径为50公里,面对广袤的南极大陆,这样的活动范围几乎微不足道。如何让机器人摆脱能源这道无形的绳索,机动性更强,走得更远?近年来美国、中国科学家均在这一领域发力。

据项目组负责人罗均教授介绍, 大球 设计思路是只靠风力做物理位移,也就是靠着风吹,吹到那里量到那里,内部测量传输设备则由太阳能电池薄膜提供电力驱动,理论上说,只要太阳能电池还能用,就可一直工作下去。虽然这样的设计完全放弃了对整个机器人移动的控制,但无疑在测量覆盖面上可以大大拓展,若一次施放几十个,再与卫星定位系统、数据传输系统配合,可以成为与操控性机器人科考、人工科考互补的全新探测手段,意义重大。也正因此,这个机器人才被设计为球形,便于风吹移动、跨越障碍。

看似简单,但如何确保 大球 工作中不怕磕磕碰碰,科学家在材料选择、结构设计上花了大力气。据了解,整个球体由双层柔性球膜组成,外球透明,与内球间连接几百道预张力绳索,形成一个物理上的减震保护系统。内球同样透明,里面装着相关器材以及黑色的太阳能电池膜,在漫长 旅程 中所得数据每隔3分钟更新一次,并及时回传。有趣的是,这个球形机器人工作时内外球之间充满了空气,充气后机器人体积增大,更方便极地大风吹动这个体重30公斤的大家伙,要运输存储时放掉气就瘪了。

去年11月, 大球 与项目组专家们告别,随中国第30次南极科考队 雪龙号 经过1个多月的海上航行,于2013年12月16日到达南极中山站,并在北京时间今年1月2日16时在距离中山站10公里附近区域进行首次极地试验,3分钟刚刚过去,也就是16时03分,上海大学项目组的电子邮箱就实时收到 大球 的第一封家书,其中包括当时所处位置气温、气压、湿度、风向、风速等重要数据,此后每3分钟一封。罗均说,这就是 大球 在报平安,表明各个系统运行正常且稳定。 (彭德倩)

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