为环保机器人策略奠定基础赵自强
为环保机器人策略奠定基础
在发达的河岸,物理屏障可以帮助遏制洪水并抵抗侵蚀。在干旱地区,止水坝可以帮助降雨后保留土壤并恢复受损景观。
在建筑项目中,金属板可以为开挖,斜坡上的挡土墙或永久性地基提供支撑
所有这些应用都可以通过使用板桩,由扁平材料折叠并垂直打入地下以形成墙体并稳定土壤的元素来解决。
适当的土壤稳定化是建筑,采矿和农业等行业可持续土地管理的关键;土地退化,给定地形造成的生态系统服务丧失是气候变化的驱动力,估计每年造成的损失高达10万亿美元。
出于这种动机,哈佛大学怀斯生物启发工程研究所的一组机器人专家开发了一种机器人,该机器人可以自动将互锁的钢板桩打入土壤。
它建造的结构可以用作挡土墙或检查水坝以控制侵蚀。这项研究将在即将举行的2019年IEEE机器人与自动化国际会议上发表。
常规的板桩打桩过程非常耗能。仅使用典型重型机械重量的一小部分即可施加向下的力。
另一方面,Wyss团队的“ Romu”机器人可以利用自身的重量将板桩打入地下。通过将四个轮子中的每个轮子都耦合到单独的线性致动器,这成为可能,这也使其能够适应不平坦的地形并确保垂直驱动桩。
Romu从升高的位置抓起一块板桩,然后放下它的底盘,借助车载振动锤将板桩压入土壤。通过再次将桩夹在较高位置并重复此过程,机器人可以驱动桩高出其自身垂直运动范围的高度。
打桩到足够深后 Romu前进并安装下一个桩,使其与前一个桩互锁,从而形成连续的墙。一旦使用完了它携带的所有堆积物,它可能会返回到供应高速缓存中进行补货。
该研究源于Wyss研究所先前针对建筑应用的机器人团队或机器人群体所做的工作。
在受土丘建造白蚁启发的工作中,核心学院成员Radhika Nagpal和高级研究科学家Justin Werfel设计了一个名为TERMES的自动机器人施工人员,他们的成员共同努力,用专用砖建造复杂的结构。
Werfel和研究人员Nathan Melenbrink的进一步工作探索了能够构造悬臂桁架结构,解决桥梁等应用的支撑杆爬升机器人。
但是,这些研究都没有解决将结构锚固到地面的挑战。Romu项目的开始是对自动现场准备方法的探索,以及为早期系统的基础安装基础的方法。随着它的发展,
“除了在实验室进行测试外,我们还演示了Romu在附近的海滩上作业的情况,” Melenbrink说。“这种演示可能会为围绕建筑和土地管理自动化机会的更广泛对话提供突破。我们希望与相关领域的专家合作,他们可能会看到我们正在开发的这种自动化干预措施的潜在好处。 ”
研究人员预想了大量的Romu机器人可以集体或成群地协同工作。他们在计算机仿真中证明,Romu机器人团队可以利用诸如斜坡陡度之类的环境提示来在有效位置建造墙体,从而有效利用有限的资源。
Werfel说:“群体方法带来的优势包括通过并行性提速,使失去单个机器人的鲁棒性以及为大型团队提供的可伸缩性。”
“通过实时响应他们在工作中实际遇到的条件,机器人可以适应意外或不断变化的情况,而无需依靠大量支持基础架构来进行站点测量,通信或本地化等功能。”
“ Termanus ferromurus这个名字是对'机器生态学'概念的致敬,其中可以将自治系统引入自然环境Melenbrink表示:“作为新的参与者,他们将采取具体行动来补充和促进人类环境管理。”
将来,可以通过执行不同任务以保护或恢复生态系统服务的其他机器人来扩展Terramanus的“属”。
该小组现在对调查干预措施感兴趣,这些干预措施包括用于支持干旱地区农业的地下水保持结构,以及为防备飓风而进行的防洪屏障建设。
未来版本的机器人还可以执行其他干预措施,例如喷洒土壤结合剂或安装淤泥围栏,这样,这些机器人家族就可以在各种情况下稳定土壤。
在许多环境保护或恢复的方案中,采取行动的机会受到人力资源的限制以及重型机械的现场使用的限制。较小,功能更多的建筑机械可以提供解决方案。
Melenbrink说:“很明显,当前可用的工具和技术无法满足许多退化景观的需求。” “现在,在重型设备时代到来的100年之后,我们正在询问是否可能有更灵活,响应能力更强的方法来进行土地管理和恢复。”
“这种薄板桩打桩机器人具有在自然环境中表现出的出色能力,这标志着一条道路,在传统机械,人力限制,自然和人为环境下,威斯学院的机器人技术和群机器人技术都可以发挥作用。
或成本不足以防止经常造成灾难性后果。机器人 Wyss研究所创始理事Donald Ingber博士,也是犹大Folkman教授,同时也是犹大的Folkman教授,他说:“这也可以解决灾难,因为危险的化学溢出物或释放的放射性流体的阻隔使人类难以或不可能进行干预。” HMS的生物学和波士顿儿童医院的血管生物学计划,以及SEAS的生物工程学教授。
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