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蚯蚓也可以仿生:通用電氣的蠕蟲機器人可挖500米隧道
“通用電氣機器人家族又添新將。”
作者:苗正
編輯:tuya
出品:財經涂鴉
2021年7月12日,通用電氣(以下簡稱GE)所研發的蠕蟲機器人進行了首次實地作業。在本次作業中,蠕蟲機器人在GE位于紐約州尼斯卡尤納 (Niskayuna) 的校園內“自主且連續”地在地下挖掘隧道,通過自主決策,繞過小石塊和障礙物,最終構建了一個直徑10厘米的隧道。
這臺蠕蟲機器人最早公布于2020年5月,通過液體和軟管來模擬蚯蚓的靜水骨骼結構,而且運動方式也跟蠕蟲非常相似。當機器人移動時,液體肌肉部分會動,但是關節部分會錨定,進而擴展隧道的長度。

實驗室中的蠕蟲機器人(來源:GE研究院)
蠕蟲機器人能夠根據土壤條件自適應地改變其步態,不僅如此,在最后鉆出地表后,機器人不需要攜帶任何材料,就可以鉆入地下進行隧道挖掘作業。在實驗室環境下,這種機器人可以以每秒10厘米的速度挖掘一條500米長的隧道。而在真實環境中,依然可以達到將近500米的長度。

實際環境下的蠕蟲機器人(來源:GE研究院)
地下作業最困難的地方在于定位,通過自主決策和傳感能力,蠕蟲機器人能夠在正確的地方移動和挖掘隧道。同時相較于傳統機器人,這種“軟”機器人擁有更高的運動自由度。因此,這種蠕蟲機器人可以被用來維修渦輪發動機和噴氣式發動機這類精密設備。
此前,GE也曾推出過一款專門用于封閉空間檢查的機器人,他們可以快速、可重復地部署到非鉆孔工具無法訪問的位置。而且還搭載了如涂層補片修復、無損檢測、高級激光加工等修復類的末端執行器。

封閉空間檢測機器人(來源:GE研究院)
但是相較于蠕蟲機器人,這種用于封閉空間檢查的機器人犧牲了載荷能力,每個機器人能夠攜帶的工具數量和尺寸都很小。蠕蟲機器人的特點是可以將載荷安置在液體肌肉處,單臺蠕蟲機器人可以根據任務需求增加肌肉關節數量,以此達到單臺高效。
截止至目前全球范圍內,精密設備的檢查和維修大多數都是依靠激光檢測和人工維修這兩種手段。尤其是上文提到的噴氣式發動機領域,侵入式維修已成常態。這不僅會增加維修成本,另一方面也會折損產品壽命。
2019年,中國航空維修市場總容量為2222億元,放眼全球,市場份額早已臨近萬億大關。這其中最關鍵的就在于設備復雜的同時,留給維修人員的空間反而很小。一旦蠕蟲機器人投入市場,很可能會為GE帶來一份巨額的財務收入。
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