学生项目-智能机器人-用于搜索和救援,探索和监视-是一个新的和具有挑战性的领域。独特而多才多艺的机器蛇能提升机器在这些领域的能力吗?
蛇形机器人是机器人领域的一项突破性创新。这些灵活和滑行的机器擅长在复杂和有限的空间中导航,在各个领域提供了巨大的潜力。
例如,在搜索和救援场景中,机器蛇在狭窄和混乱的环境中表现出色,如倒塌的建筑物或碎片。凭借其灵活的身体,它们可以轻松地通过狭窄的空间,攀爬障碍和探索难以到达的区域。这些机器人配备了摄像头和传感器,可以传输实时数据,帮助救援人员定位幸存者和评估周围的情况。
为了承担一个在现实世界中有实际意义的项目,今年,EPFL大学的一组学士学生在计算机与通信科学学院(IC)承担了一个项目制作机器蛇Flipper作为的一部分制造智能的东西当然。
Flipper是一条1.2米长的机器蛇,由13个设计复杂的3D打印件制成。它使用三种不同的运动模式导航和探索周围环境:尺蠖、蛇腹形和波动。尺蠖模式可以实现精确的逐英寸移动,手风琴模式模仿优雅的手风琴式运动,在波动模式下,鳍状肢轻松地以正弦运动滑动。
二年级学生Leila Sidjanski解释说:“我们的项目必须由数量平衡的软件和硬件组成,并且既复杂又在八周的时间内可行。”通信系统学士学生和团队成员之一。“起初这是势不可挡的,但我们确实在网上找到了一个启发我们的蛇项目,我们从EPFL大学的一名机器人学博士生那里获得了一些惊人的指导。”
该团队对算法、编程语言和系统设计有着扎实的理解,但是没有构建机器人系统的直接经验。他们抓住机会扩展自己的专业知识。
“我们开始做的第一件事是设计我们要打印的作品,尽管我们没有3D设计的背景。我们还必须弄清楚蛇是如何平稳移动的,这在代码中是非常困难的。我们不得不不断调整参数,这是一个反复试验的过程。最后,另一个非常实际的挑战是在我们之间分配和定时任务,因为如果硬件没有完成,你就不能开始测试蛇,如果你没有将电缆连接在一起,你就不能开始测试它的运动计算机科学学士。
Christoph Koch教授教授这门课程,他解释说,让机器人像真正的生物动物一样移动是一项挑战,尤其是蛇的移动模式非常微妙。
“真正的蛇依靠身体上鳞片的微结构来移动,这是我们无法复制的,所以看起来正确的移动模式可能会让机器蛇在原地摆动,而不会向前移动。该团队与该领域的实际研究人员进行了交谈,并阅读了有关该主题的科学出版物,然后做出了一些非常聪明的设计选择,从而取得了成功。他们做这一切都是出于自己的动力,没有得到指示。”
对于这个团队来说,这门课程和他们的项目最令人满意的事情之一就是能够展示数学能做什么!
“直到现在,我们研究中的数学都是抽象的。对我来说,数学是虚构的,你无法真正看到它,通过制造智能的东西,我们能够在物理上做一些事情,将我们所有的知识用于测试,并建造一些非常酷的东西。我们可以展示数学能做什么!我们的家人对我们在如此短的时间内建造的东西感到惊讶,并看到我们非常享受,”Sidjanski补充道。
该团队希望对Flipper做一些进一步的改进和补充,并继续向更广泛的受众展示它。他们会推荐制造智能产品吗?
“如果在课程的前两周有人问我这个问题,我会说不,因为我们被抛到了最深处,基本上就是,‘自己想办法’!但是,随着你的学习,你会学到很多东西——3D打印、电子、焊接、如何自己在组织中导航——这当然是我们在这么短的时间里学到最多的课程之一。它是如此令人愉快,我们想把大部分时间花在它上面。我认为这非常令人惊讶,这让我们对我们的项目更加自豪,”Grieder总结道。
科赫教授对他的学生大加赞赏,并表示他们在本课程中开发的项目继续让他感到惊讶,“在机器蛇Flipper的案例中,我没想到它会有现在这样好的效果!其他几个团队也在很短的时间内取得了令人印象深刻的进展,我们最终有了相当多出色的工作项目!”