美國國防部剛剛為微型機器人策划了一場「迷你奧運會」

大數據文摘出品

編譯：halcyon

地震等自然災害對建築物、公用事業和基礎設施造成廣泛破壞，並威脅人類安全。能夠順利穿越瓦礫，迅速進入高度不穩定的區域，對於挽救生命或檢測殘骸中的危險非常重要。

類人機器人在某些特定的情況下特別有用，但有時候可能會被大材小用。比如，在實行搜救之前，為了先探索環境搜集數據，使用更小、更便宜、更專業的機器人會更有效率。

包括波士頓動力的網紅機器人Atlas在內的類人機器人，主要目的都是進行搜救等具體操作

讓救援人員與機器人合作評估高風險情景和環境，有助於提高成功搜索和恢復工作的效率，最大限度地減少對搜救人員的威脅。

近日，美國國防部高級研究計劃局(DARPA)宣布了一個名為SHRIMP的新項目：短程獨立的微型機器人平台（SHort-Range Independent Microrobotic Platforms，SHRIMP）。目標是「開發和演示用於自然和關鍵災難場景的多功能微毫型機器人平台」。

為了使機器人既小巧又實用，SHRIMP將支持對最困難的部件進行基礎研究，包括驅動器、移動系統和電源存儲。

以下是來自DARPA的項目公告：

想像一個自然災害的場景，例如地震，地震會對建築物和結構設施、重要的公用設施和基礎設施造成廣泛的破壞，並威脅到人類的安全。能夠在廢墟中穿行並進入高度不穩定的地區，對於拯救生命或發現殘骸中存在的其他危險是非常寶貴的。與機器人合作，評估高風險場景和環境，可以幫助增加成功搜索和恢復工作或其他關鍵任務的可能性，與此同時最小化對人類團隊的威脅。

微電子機械系統(MEMS)、附加製造、壓電驅動器和低功耗感測器的技術進步，使研究人員能夠擴展到微毫米機器人領域。然而，由於技術萎縮所帶來的技術障礙，這些平台缺乏熟練完成複雜任務的能力、導航和控制能力。

「無論是在自然災害情況下，搜索和救援任務，危險環境，還是其他重要的救援情況，機器人都有可能提供急需的助手和支持，」微系統公司DARPA項目經理Ronald Polcawich博士說。技術辦公室（MTO）。「但是，對於大型機器人平台而言，有許多環境無法訪問。較小的機器人系統可以提供重要的幫助，但縮小這些平台需要顯著推進底層技術。」

SHRIMP是美國國防部高級研究計劃局(DARPA)為災難恢復和高危環境開發的昆蟲級機器人新項目

SHRIMP計劃旨在推動多功能mm-to-cm規模機器人平台的開發。這項工作的關鍵是微致動器材料和節能電力系統的基礎研究，用於受SWaP約束的微機器人系統。這些進步可以實現包括搜索和救援，救災，危險環境檢查，空氣動力學平台的飛行控制，可操縱光學和假肢的應用。

「SWaP」一詞的意思是「大小（size）、重量（weight）和功率（power）」，這個詞總結了微型機器人開發所受到的一些限制。

最大的限制可能是功率問題，小型機器人不能在一兩分鐘內就耗盡能量，也不能依賴於外來能源，比如激光或磁鐵。還需要考慮控制，真正的小微機器人幾乎總會依賴板外處理器。

這些東西本質上限制了微型機器人在現實世界中的用處，這也是為什麼DARPA希望直接用SHRIMP來解決這個問題。

有趣的是，SHRIMP項目希望用一次「奧運會」，檢測這些小型機器人的性能：比如執行與可操作性、靈活性和操控性相關的「任務」。DARPA將把競爭分為兩部分：一部分用於驅動器和電源，另一部分用於完整的機器人。

下面是驅動器和電源競賽的項目；DARPA預計，該團隊將開發重量不到1克的系統，並將其安裝在一立方厘米的範圍內。

跳高：微機器人驅動器-動力系統必須從靜止的起始位置垂直地推動自身，以垂直方向的距離和生存性作為判斷標準。預期結果：> 5厘米。

跳遠：微型機器人電源驅動系統必須從靜止的起始位置水平推進，距離僅以水平方向和生存能力為判斷標準。預期結果：> 5厘米

舉重：微型機器人電源驅動系統必須舉起一個質量逐漸增大的物塊，直到驅動系統再也無法舉起重量。預期結果：> 10 g。

推鉛球：微型機器人電源驅動系統必須水平地推進物塊，以水平方向測量的距離作為判斷標準。必須嘗試1克和5克的質量。預期結果：>10cm @ 1g， >5cm @ 2g。

拔河：微型機器人電源驅動系統將連接到一個測壓元件，以測量驅動器機構的阻擋力。預期結果：> 25 mN。

與整個機器人競爭的團隊將有一組單獨的事件，DARPA正在尋找在一個非常小、不到一立方厘米的體積和重量不到1克的小方塊中實現很多的能力，DARPA希望看到「微電源，電源轉換器，驅動機制和機械傳動和結構元素，計算控制，感測器的穩定性和控制，以及任何必要的感測器和執行機構，以提高平台的可操作性和靈活性。

「機器人應該能夠移動3分鐘，運輸成本低於50美元。」團隊被允許為不同的事件開發不同的機器人，但是DARPA希望獲勝的設計能夠在至少四個事件中獲勝。

堆石：每一次嘗試，微型機器人必須在至少兩層中移動，舉起和堆疊重量（從0.5到2.0克不等），不需要人工交互。期望結果：2g， 2層。

障礙賽跑：比賽的隊伍將被給予相對於起始地點的精確的地點和障礙類型（例如障礙，間隙，台階等）。對於每一次嘗試，微型機器人必須在沒有人類交互的情況下完成，也無需在每個障礙之間重新充電。以清除障礙物的數量和總距離作為評判標準。預期結果：2個障礙，5米。

冬季兩項：參賽隊伍可以選擇三種信標類型(溫度、光線或聲音)，也可以選擇使用所有的三種信標。對於每一次嘗試，微型機器人必須穿越一系列信標路徑點，而無需人工交互或重新充電。預期結果：2個信標，5m。

垂直提升：微型機器人將遍歷兩個表面，一個淺的坡度（10o），另用一把極度傾斜的坡度（80o）。所走過的垂直距離將作為評判標準。預期結果：10米 10°，1米 80°。

DARPA擁有3200萬美元的資金，可以用於多個SHRIMP項目。論文摘要將於8月10日截止提交，提案將於9月26日截止提交，競賽最早可能在明年3月舉行。

提案提交地址：

https://www.darpa.mil/news-events/2018-07-17

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