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水陆机器人 勇往前人未至之境

2024-11-05 217

人型机器人之所以要做成人的样子,往往是因为要符合我们人类使用时的观感。但事实上很多取代真人做危险工作的机器人,都不是人的长相,有的长得像一颗球,有的则像是动物,而且具备水陆两用功能的机器人还不必担心呼吸问题,可以长时期待在水中甚至水压超高的深海、那些前人未至之境,为人类探测自然环境带来重大贡献。

瑜珈球机器人可侦搜巡逻

“瑜珈球机器人”只是看完影片的感想,它现在的名称叫“警卫机器人”(GuardBot),但不可否认,中间黑色橡胶材质部分真的很像我们常见到配合体操的那种又大又有刺的橡皮球。

在影片中,美国海军陆战队用它试验做为水陆两栖侦搜用途。它的原始用途其实是计划用在火星表面的探测上,但因为是水陆两用,海陆便拿来研究是否可以帮助作战,不论是守势的日常巡逻或是攻势的侦察,“警卫机器人”都有它的优点在:体型比人要矮小得多。它在陆地上时速为六公里,在水中则是三公里;充电一次可以运作八小时;它两端的透明罩子里都是摄影器材,因此就像变色龙一样,视野几乎是三百六十度。此外,它还有激光光谱仪,可以侦测跟炸药相关的化学物质,可以避免让人直接接触到爆裂物。

(图片来源:EFPL)

水蛇机器人追查污染源

我们一般看到的机器人就如字面意义,大半具有人形,而且多半都是在陆地上使用。瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 研发的一款机器人,既不是人形,也不光是在陆地上行动─事实上,在水里可能还更悠游自在。

以下这段影片是这款叫“两栖机器人 3 号”(amphiBot III) 的运作片段。在风光明媚场景中,水中竟然有条蛇,还依稀听到有人尖叫。但,那真的是蛇吗?

这只大约一米长,身体呈现黑黄色相间的,看起来真的很像蛇或是鳗鱼。这款机器人也是有故事的,EPFL 设计的原始目的是给生物学家研究蛇或两栖动物的神经系统,但现在它有了新的使命:追踪淡水湖中的污染情形,它也因此有了新的名字:Envirobot,正好结合环境 (Enviroment) 与机器人 (Robot) 两字。研究团队计划未来几年内把它放进日内瓦湖试验,侦测到的数据将传送到手机,或透过无线网络传送到研究者的仪器上。

(图片来源:Klaus Meiners, AAD (image) and Peter Kimball, WHOI (post-processing))

海床机器人量海冰厚度

传统的深海探测往往都是一个人坐在一个超小型潜水艇里,不断下潜到人类潜水无法达到的危险深度。因为有人在里面,潜水艇的设计必须要有安全考量,资源分配给水下探测部分就有限。具有程式自动控制的“自主水下载具”(Antonomous Underwater Vehicle, AUV),无需人力操控,可长时间待在水底作业,成为现代水下探勘的新宠。

为了一窥南极海面上浮冰到底因为气候变迁缩小还是变大,也许传统的卫星探测资料可以说明,但浮冰的厚度就难说了,这时 AUV 就可以帮上忙。一篇刊登在“自然 地球科学”(Nature Geoscience) 的研究,介绍了一款叫做“海床”(SeaBED) 的机器人,潜到浮冰底下,利用上探声纳 (upward-looking sonar) 去描绘海平面下浮冰的形状。“海床”是一具两米长、上下各一个舱室的双船体 AUV。

根据这个团队的探测结果,水下浮冰的外形很崎岖,而且浮冰的厚度比过去想像的要厚得多,这对科学家如何评估海冰的动态及在暖化气候中的影响,有很大帮助。

(首图来源:GuardBot)

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