生物启发的动物变形机械系统:机器人设计的研究框架,以加强月球上的行星间探索

科学领域:

• 机器人与机械工程 机器人与机械工程
• 仿生学和生物灵感设计
• 星球科学与探索 星球科学与探索

背景情况:

• 太空竞赛一直由先进的机械电子系统推动,特别是生物灵感机器人用于行星探索.
• 虽然目前在月球上没有机器人运行,但在设计在模拟环境中测试的仿生系统方面取得了重大进展.
• 仿生学为太空系统提供了关键的特征,包括自主性,适应性和强度,灵感来自生物生物体.

研究的目的:

• 对动物灵感的机器人硬件进行范围审查和文献分析,用于行星探索.
• 为了分类和比较有肢体和无肢体的生物灵感机器人,以便在土壤和沙子中移动.
• 为设计生物灵感机器人用于月球表面或地下勘探提出一种新的方法.

主要方法:

• 一份截至2024年7月的文献范围审查,支持482篇Scopus索引论文的文献分析.
• 生物灵感机器人的分类基于动物形态和运动方法 (例如,,波浪,滚动).
• 分析动物灵感机器人系统中的技术特征,包括执行器,传感器和机制.

主要成果:

• 审查发现,在为颗粒状环境设计仿生系统方面取得了重大进展,其中灵感来自虫,,蛇,,和蜘蛛的机器人是最多发表的.
• 对有肢体和无肢体机器人系统的分类和比较突出了各种适应行星 regolith 的运动策略.
• 该研究证明了仿生方法在通过设计生物机械系统来推进太空机器人的潜力.

结论:

• 生物形态为设计用于月球表面和地下勘探的机器人提供了可行和有利的方法.
• 提出的方法提供了一个框架,通过模仿动物特征来开发先进的太空机器人.
• 以自然为灵感的生物机械系统的进一步开发对未来的太空探索任务具有重大前景.