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無人機整機
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無人機服務(wù)
設(shè)備與工具這些年來，無人駕駛是業(yè)界的熱門話題。近日，斯坦福大學(xué)的助理教授Marco Pavone成功研發(fā)出一款太空機器人，可拖拽太空碎片使之離開軌道、向宇航員提供所需的工具并進行行星探索。據(jù)悉，這項風(fēng)馬牛不相及的發(fā)明為無人駕駛提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，無人機和無人駕駛汽車或成最大贏家。
Marco Pavone曾就職于NASA的噴氣推進實驗室，此前他曾在項目中多次與斯坦福大學(xué)合作。進入斯坦福后，Pavone的研究方向是太空機器人在不同環(huán)境下的適應(yīng)性問題。他在研究中發(fā)現(xiàn)，從某種意義上說，一些為無人駕駛汽車開發(fā)的技術(shù)十分適合太空機器人控制，而太空機器人的算法同樣適用于無人駕駛。
環(huán)境感知
Pavone的項目一個重點是幫助機器人實現(xiàn)自主導(dǎo)航。不同于地表，在太空中一旦你碰到一個物體，它的位置和狀態(tài)將會變得難以預(yù)測，它也很難再次靜止下來。由于機器人的一大作用是將太空碎片清理出軌道，因此“追捕”旋轉(zhuǎn)的、運動的物體是必備本領(lǐng)。為了解決這個問題，Pavone與機械工程教授Mark Cutkosky展開了合作，后者用了10年時間打造出了一款仿壁虎足部吸盤的夾具。
在有了“壁虎”夾具的加持下，機器人的抓取難題解決了，但是如何掌握精確導(dǎo)航并不是一件容易的事。
Pavone和合作者設(shè)計了一種算法：當(dāng)機器人靠近航天器、太空碎片或其他物品時，機器人能根據(jù)位置信息進行自主判斷，計算出運動的最佳路徑和抓取時機，這里隱含著一種對于抓取目標狀態(tài)的預(yù)判斷。一旦時機合適，機器人便用“壁虎”夾具牢牢抓住物體。有了這種算法，機器人就能實現(xiàn)實時移動抓取，它的決策運算速度為每秒幾千次。
裝備“壁虎”夾具的太空機器人
據(jù)悉，這種自主判斷方式有助于無人機和無人駕駛汽車的自主導(dǎo)航。以無人機為例，就當(dāng)前的技術(shù)水平而言，當(dāng)一架高速運動的無人機突然遭遇建筑物、人或其他無人機，它很難做到準確、及時避讓。設(shè)備的自主導(dǎo)航和環(huán)境感知之間存在一種微妙的關(guān)系，因此環(huán)境信息是設(shè)計導(dǎo)航算法的一個關(guān)鍵。
目前，Pavone和研究生Benoit Landry正在開展“知覺感知計劃”，旨在讓無人機不僅能規(guī)劃最快的行駛路線，還能“看到”周圍環(huán)境，并更好地估測它們的位置。太空機器人的核心技術(shù)正用于地面無人機和無人駕駛汽車，這是空間技術(shù)與商業(yè)技術(shù)的完美合作。
行星上的自由“漫步者”
Pavone的學(xué)生Ben Hockman則在解決機器人在小行星上會遭遇的最大難題——低重力環(huán)境下的自主導(dǎo)航。眾所周知，行星的引力和它自身的質(zhì)量相關(guān)，在進行太空探險時，一旦機器人登陸在了一顆小行星上，行駛尚且會成為一個不小的難題，何況是導(dǎo)航。
Ben正在研究的立方體機器人Hedgehog
Ben的研究對象Hedgehog是一個立方體機器人，它的8個角上都裝有彈性材料。當(dāng)面對凹凸不平、土質(zhì)堅硬、低重力的小行星地表環(huán)境時，它的運動方式不是傳統(tǒng)的履帶/車輪式前進，而是跳躍。Hedgehog雖然是針對低重力環(huán)境設(shè)計的，但它同樣適用于地球，研究人員還在研究它的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，希望它能自己到達作業(yè)目的地，而無需百萬英里外的人類操心。
Hedgehog的技術(shù)可用于一些地面搜救機器人，畢竟如何跨越崎嶇地形還是特種機器人的一個發(fā)展瓶頸。
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