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相比地球，月球環(huán)境對(duì)人類活動(dòng)有著諸多約束和挑戰(zhàn)。
“宇航員的身體非常有能力，但他們可以在月球上掙扎，那里的重力是地球的六分之一，但他們的慣性仍然是一樣的。此外，穿宇航服是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)，會(huì)限制他們的行動(dòng)“麻省理工學(xué)院機(jī)械工程教授HarryAsada說，“我們希望為宇航員提供一種安全的方式，讓他們?cè)诘箷r(shí)重新站起來。”
為了幫助宇航員在執(zhí)行月球任務(wù)時(shí)減輕身體負(fù)擔(dān)，同時(shí)能在遇到跌倒時(shí)迅速反應(yīng)并提供援助，麻省理工學(xué)院的HarryAsada教授和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這款“SuperLimbs”機(jī)器人系統(tǒng)。其核心設(shè)計(jì)理念是為宇航員配備一對(duì)可穿戴的機(jī)器人臂，就像一雙“超級(jí)肢體”一樣，貼身協(xié)助宇航員完成各種操作。
這對(duì)機(jī)器人臂安裝在宇航員背攜的一個(gè)大型背包上，背包內(nèi)還集成了控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和宇航員的生命維系設(shè)備。機(jī)器人臂采用多關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要伸展和收縮。當(dāng)宇航員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，這對(duì)機(jī)械臂就像人的手臂一樣，可以借力為宇航員提供支撐或協(xié)助完成某些操作。當(dāng)宇航員不慎跌倒時(shí)，控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確預(yù)判并模擬人體自然恢復(fù)重心的過程，隨即指揮機(jī)器人臂有序地將宇航員扶起，幫助其恢復(fù)直立姿態(tài)。
研究人員已經(jīng)建立了一個(gè)物理原型并在健康受試者身上測(cè)試了一個(gè)初步版本，這些受試者也自愿穿著類似于宇航員宇航服的緊身衣。當(dāng)志愿者試圖從坐著或躺著的姿勢(shì)站起來時(shí)，使用SuperLimbs省力得多。
根據(jù)獲得的大量數(shù)據(jù)，他們?cè)O(shè)計(jì)出一套控制算法，用于指導(dǎo)機(jī)器人臂在不同場景下對(duì)宇航員的扶助動(dòng)作。與此同時(shí)，對(duì)于硬件設(shè)計(jì)，研究團(tuán)隊(duì)還通過優(yōu)化搜索等手段，尋求在滿足工程約束條件下，能耗最小化且最大限度助力人體重心恢復(fù)的機(jī)構(gòu)形態(tài)。
據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)將在今年夏天于NASA的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室建造完整的SuperLimbs系統(tǒng)，并計(jì)劃在那里簡化設(shè)計(jì)，并使用先進(jìn)的輕質(zhì)材料最大限度地減少其零件和電機(jī)的重量，將四肢與宇航員服配對(duì)，并在低重力模擬器中進(jìn)行測(cè)試，目標(biāo)是有朝一日協(xié)助宇航員執(zhí)行未來的月球和火星任務(wù)。
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