德克萨斯农工大学:球形机器人RoboBall开启未知领域探索新篇
2025-08-20 11:22
来源:德克萨斯农工大学
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一款名为RoboBall的球形机器人在德克萨斯A&M大学引发关注,其研发历程及独特性能展现了学生主导创新在高端设备制造领域的无限潜力。

RoboBall的构想始于2003年,当时在NASA工作的机器人与自动化设计实验室(RAD Lab)主任罗伯特·安布罗斯博士设计出这款顶部和底部均无固定、形状完美的球体机器人。其独特设计使其能抵达轮式或腿式机器人无法到达之处,如最深的月球陨石坑和凹凸不平的沙滩。不过,该想法随后被搁置,安布罗斯转而专注宇航员可驾驶探测车。

2021年,安布罗斯来到德克萨斯A&M大学,RoboBall项目迎来转机,重新焕发生机。如今,距离最初构想提出已过去二十年,RoboBall在该校全面普及。在研究生里希·詹格尔(Rishi Jangale)和德里克·普拉维奇克(Derek Pravecek)推动下,RAD实验室致力于将RoboBall送入未知领域。这两位J. Mike Walker '66机械工程系博士生在此进程中发挥了关键作用。詹格尔称,安布罗斯博士给予他们充分自主开发权,让他们能随心所欲地开展项目。普拉维奇克也表示,这种自由让他们能像真正的工程师一样从事工程任务,收获了课本之外的知识。

RoboBall项目核心是“气囊机器人”概念,目前有两个版本。RoboBall II是直径2英尺的原型,已调试用于试运行、监测功率输出和控制算法;RoboBall III直径6英尺,计划搭载传感器、摄像头或采样工具等有效载荷,用于实际任务。

即将进行的测试将在户外环境展开,RAD实验室研究人员计划在加尔维斯顿海滩进行实地试验,演示从水面到陆地的过渡,测试机器人的浮力和地形适应性。詹格尔解释,传统车辆急转弯易熄火或翻倒,而RoboBall能从水中滑行到沙滩,无需担心方向问题,能到达其他机器人无法到达的地方。

不过,RoboBall的多功能性也带来挑战。一旦被密封在保护壳内,机器人只能通过电子方式操作,机械故障需拆卸并层层剖析线路和执行器。普拉维奇克形容,这就像对一个滚动的球进行心脏手术。而且,RoboBall的新颖性意味着团队常在没有蓝图的情况下工作,目前尚无关于这种尺寸、能自行滚动的软壳球形机器人的文献。

尽管困难重重,但RoboBall的表现时常超出预期。当RoboBall II达到每小时20英里(约32公里)的速度,创造新纪录时,团队成员兴奋不已。安布罗斯认为,这证明当工程师有探索空间时,学生主导的创新就会蓬勃发展。

该项目的长期目标包括自主导航和远程部署。团队希望RoboBall能从月球着陆器发射,绘制陡峭陨石坑壁;或从无人机发射,勘测地球灾后景观。每个RoboBall都能绘制地形图,将数据传回操作员,甚至在难以到达的地方部署仪器。詹格尔举例,飓风过后可部署大量RoboBall绘制洪水区域地图、寻找幸存者并带回重要数据,且不会危及人员生命。

随着RoboBall项目推进,学生主导的研究得到充分展示。安布罗斯表示,工程学最纯粹的就是解决问题,给富有创造力的头脑挑战和探索自由,创新就会变成现实。

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