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利哈伊大学的研究人员探索基于电缆的创新空中机器人方法

当我们想到无人机时,我们往往会想到亚马逊。但它们的潜力要大得多,而且可以说比在午餐时间送来一盒洗衣球(自杰夫·贝佐斯十多年前提出这一想法以来,它一直难以实现)更重要。

计算机科学与工程系助理教授 戴维·萨尔达尼亚(David Saldaña ) 表示,空中机器人可以节省时间、金钱,并保护工人的健康,因为在建筑等行业中,人类通常需要将材料抬到多层楼。 它们还可以向灾区运送救生物资。萨尔达尼亚说:“我们的目标是让人们完全不必接触机器人。相反,我们可以直接告诉机器人拿起药盒,并将其送到需要的地方。”

文献中的传统航空系统以机械臂为中心,用于自动抓取,但机械臂很重,难以飞行,因为它们会改变无人机的重心。减轻重量的解决方案包括使用类似折纸的结构和非常小的马达。萨尔达尼亚和他的团队最近获得了美国国家科学基金会为期三年、近 60 万美元的资助,因为他们提出了一个完全不同的方法:使用电缆、绳结、挂钩,通常还有多个机器人在空中移动物体。

该项目涉及开发算法,使无人机能够克服摩擦力,真正打结电缆而不会被缠住。“我们不能使用传统的强化学习算法,”他说。“我们必须自己开发,因为它们必须学习得非常快,因为空中机器人需要快速操作。”

该团队将与机械工程和力学助理教授Subhrajit Bhattacharya合作 ,后者将进行拓扑规划,使机器人能够适应固定单个物品(例如椅子与桌子)的特定要求。(拓扑学是通过物体的扭曲、拉伸和变形(但不是撕裂)保留的属性的数学研究。)

该团队还将使用挂钩。“我们有一个新的概念,称为多边形挂钩,”萨尔达尼亚说。“成对的机器人可以制作多边形的一侧,并且只负责这一侧。多边形可以根据要移动的物体的大小放大或缩小。”

虽然最终目标是实现更高效的空中运输,但需要首先解决的问题数量之多意味着萨尔达尼亚最终会很高兴完美地运输两件物品:篮球和太阳能电池板。“两者都需要一种网状结构,其中电缆通过摩擦而不是打结固定在一起。这意味着使用多个机器人来交织多条电缆,这对机器人来说是一项非常困难的任务。但这是一种全新的看待空中机器人运输的方式。”

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