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標題: 通用電氣出品專為「神盾局」打造的軟體機器人 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2020-6-15 07:50 AM 標題: 通用電氣出品專為「神盾局」打造的軟體機器人

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　　2017年﹐歐盟斥巨資打造能一邊自動鑽地挖洞﹐一邊3D列印砌牆的機器人BADGER﹐傳統的隧道挖掘機(Tunnel Boring Machine)被甩出幾條街。近日﹐美國通用電氣公司(General Electric Company﹐GE)更受蚯蚓和樹根啟發﹐為現實版「神盾局」美國國防先進研究計劃署(Defense Advanced Research Projects Agency﹐DARPA)研發用於軍事行動的快速隧道挖掘機器人。
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　　這款機器人的研發﹐源自DARPA的「破壞者計畫」(Underminer program)。從DARPA官網可了解﹐此計畫旨在證明快速建設戰術隧道網路的可行性﹐希望透過建設安全的後勤基礎設施﹐部隊通過某地區時預先部署補給或補充補給。
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　　為此﹐DARPA選定3個團隊強強聯手﹐開發超過目前商業鑽探能力的地下隧道挖掘技術和解決方案﹕
　　據悉﹐執行團隊主要關注隧道掘進方法﹑井下感測和操作概念﹐達成DARPA期待的水平鑽井﹑非開挖鑽孔技術和機器人技術三者合一突破。DARPA戰術技術辦公室「破壞者計畫」專案經理Andrew Nuss博士表示﹕計畫的目標是﹐於有爭議的環境開發並展示快速建立的地下基礎設施的戰術用途。快速挖出戰術隧道﹐有利於緊急軍事行動﹐比如可做到快速彈藥補給﹑救援任務或其他緊急需求。
　　面對這些期待﹐通用於當地時間2020年5月20日公布研發的新型隧道挖掘機器人。據通用的說法﹐這款機器人由中央技術開發部門GE Research的跨學科團隊研發﹐自稱此團隊「挖掘技術強到土撥鼠都嫉妒」。據了解﹐通用電氣獲得 250萬美元研發資金﹐為期15個月。打造這款機器人的靈感最初來源於GE Research專案負責人﹑力學與設計小組機械工程師Deepak Trivedi博士﹐在碩士和博士階段的機械工程計畫研究。
　　2010年﹐Deepak Trivedi獲得賓州州立大學機械工程和電腦科學博士學位後加入GE Research﹐研究方向為設計受生物(章魚﹑象鼻等)啟發的軟體機器人。因此一開始GE Research的思路就是開發仿生機器人﹐能靈活急轉彎﹑在狹窄空間穿梭﹑靈活拾取或移動大小形狀不同的物體。
　　大家都知道﹐蚯蚓身體相當靈活﹐有很強的挖掘和快速移動能力。Deepak Trivedi表示﹕「蚯蚓可能是地球最高產的隧道製造者。」而自然界還有一種很奇妙的東西樹根。透過組織生長產生的巨大力量﹐樹根可穿透密度極高的土壤和軟岩石。GE Research的做法是將二者結合﹐他們設計了幾英尺長的機器人原型﹐液壓人工肌肉模仿蚯蚓在土壤裡移動的敏捷性﹐同時也擁有樹根穿透軟岩石的力量。
　　目前軟體機器人按結構類型可分為三類﹕靜水骨骼型﹑肌肉型靜水骨骼型及其他結構。包括蚯蚓等大部分軟體動物並沒有剛性骨骼﹐主要由表皮﹑肌肉﹑體液﹑神經系統組成。這種動物的典型結構是肌肉構成封閉腔﹐內部充滿體液﹐也就形成所謂的「靜水骨骼結構」(hydrostatic skeleton)。據了解﹐蚯蚓移動過程﹐靜水骨骼結構的某部分會膨脹﹐橫向擴張﹐同時其他部分伸長﹐讓其移動並進一步穿透土壤。要做到上述特性﹐強大的人工肌肉就可以。
　　此外﹐這種結構有個優點機器人的表面不需要其他材料就能建造隧道﹐效率較高且有隱蔽性。不過﹐設計機器人哪有這麼簡單。團隊面臨的另一個問題是﹐在如何不藉助GPS的情況下自動﹑有意識地繞過障礙物﹐到達目標位置。正如 Deepak Trivedi所說﹕「因為隧道系統都在地下﹐我們需要建立機器人的自動和感測能力﹐保證它們在正確的地方移動﹑建隧道。幸運的是﹐團隊的控制﹑人工智慧和感測專家幫我們做到這功能。」。
　　在實驗室﹐GE Research展示機器人原型穿越土壤的過程。目前看來﹐機器人能以秒速10公分移動﹐一次能挖一條長500公尺﹑直徑至少10公分的隧道。
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　　但正如前文所述﹐這計畫將持續15個月﹐目前軟體機器人還處於實驗室階段﹐究竟執行團隊最終會給DARPA怎樣的方案﹐還是未知數。

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