新型机械手让深海潜水员能够抓握和探查

一款新的三指“外伸器”将帮助潜水员在水下如同在空气中一样轻松地操纵物体。就像一只变异忍者龟一样。
Vishwa Robotics 首席执行官 Bhargav Gajjar 与 Vishwa Robotics 提供的 Vishwa Extensor

一款新的遥控机械手将使深海潜水员能够在水下几乎像在空气中一样轻松地处理和感知物体。这有望彻底改变深海作业,从海洋生物学到管道维修。

潜入三百英尺以下需要穿着大气潜水服(ADS)。ADS 是一种人形硬壳,包裹着潜水员,使其能够在正常压力下呼吸。在过去的一个世纪里,ADS 在某些方面变得越来越复杂,但它们仍然配备着原始的、像龙虾一样的爪子,称为抓手,而不是手。

深海的巨大压力使得手套不切实际,但抓手笨拙且不方便。一位操作员将其比作使用筷子。需要大量练习才能获得任何熟练度,即使如此,也只有一个可能的动作或“自由度”,即打开或关闭抓手。缺乏触感使得难以抓取不规则形状的物体,并且抓手无法握持钻头和锤子等普通工具。一切都变得非常辛苦,有些工作根本不可能完成。

直到现在。位于马萨诸塞州剑桥的 Vishwa Robotics 为美国海军开发了一款名为 Vishwa Extensor 的类人深海机械手。首席执行官 Bhargav Gajjar 表示,Extensor 之所以得名,是因为它能增强人类在极端环境下的操作能力。与抓手不同,它的使用非常直观,由一种类似手套的控制器操作,并带有力反馈,用户可以根据需要施加适当的抓握力。

“静水压力是所有问题的根源。”

Gajjar 指出,Extensor 并非“钢铁侠”式的外骨骼,因为它与操作员的手是分开的;它也不是假肢,尽管它与两者都有一些共同之处。它是一个灵巧的、远程操作的机械手。Extensor 从外部看起来像人手,但内部是复杂的致动器和适应深海压力的机械装置。

Gajjar 说:“静水压力是所有问题的根源。它会压垮每一个表面。“如何克服它并仍然拥有一个工作的人形抓手是主要挑战之一。”

Extensor 目前有两个手指和一个拇指。Gajjar 解释说,人类手上的最后三个手指往往一起移动,增加手指并不能显著提高性能。手指本身比抓手灵活得多,每个手指和拇指都有四个自由度,加上手腕的三个自由度,提供了抓握和操作手动工具的灵活性。

操作员可以使用扳手或拾起螺母并将其安装在螺栓上,这对于抓手来说是极其困难的。诸如在水下救援中操作潜艇舱门等具有挑战性的任务变得轻而易举。Extensor 甚至可以扣动钻头或其他动力设备的扳机,而抓手由于缺乏多指和对向的拇指而无法做到这一点。

除了安装在潜水服上,海军还计划将巨大的机械臂和 Vishwa Extensor 对安装在无人潜水器上,以达到更深的深度。操作员留在船上,通过视频和触觉(触摸)链接来触摸和操纵深水中的物体。这将有助于海军执行扫雷、打捞失事飞机和打捞等任务。

拥有类人手指的水下车辆

Vishwa Extensor 将在未来几个月内进行首次水下测试,地点将在 Vishwa Robotics 的测试水池中,为深水测试做准备。最新的测试计划在美国海军的 实验潜水单元 的深海模拟舱中进行。

这项技术将惠及从事建筑、检查和打捞工作的商业潜水员。将 Vishwa Extensor 添加到现有的 ADS 将使水下焊接或操作气锤等常规工作更快、更安全。在海洋考古学和海洋生物学领域,Vishwa Extensor 的精细操作是一个巨大的进步。目前,从海底拾取脆弱的海洋生物是不可能的。

Gajjar 表示,这项底层技术在水外同样有价值。在国际空间站上进行的任何详细工作都需要宇航员进行繁琐且可能有风险的舱外活动(EVA);遥控宇航服可以更快准备好并工作更长时间。涉及辐射或化学品泄漏的灾难处理也可以受益于有效的远程操作。但这款手将首先在水下亮相。

Gajjar 表示:“最后一个边疆的远程操作问题终于解决了。游动的人形虚拟形象、拥有类人手指的水下车辆以及人类手的触感,将最终到达我们星球的极端深度,并做出惊人的发现。”

 

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