受长腿爸爸启发的机器人有一天可能会钻过火星洞穴

机器人工程师从大自然中寻找灵感并不陌生。近年来，鸟类、狗、灭绝的海洋生物，甚至人类本身都成为新机械设计的起点。现在，斯坦福大学的研究人员以 Harvestman 蜘蛛（更广为人知的名字是长腿蜘蛛）为灵感，设计了一种新的机器人，他们认为这种机器人可以更好地穿越崎岖不平的岩石洞穴和熔岩管。有朝一日，他们希望这种类似蜘蛛的设计甚至可以帮助机器人穿越月球和火星的冰洞。

蜘蛛机器人是如何工作的？

研究人员在今天发表于《科学机器人》杂志的一篇论文中介绍了他们的新机器“ReachBot”。ReachBot 具有多个可伸缩的臂臂，可以用来伸手抓取岩石并推动自己向前。每个臂臂都附有一个三指夹持器，可以抓住岩石并将其用作锚点。长腿设计意味着机器人的臂臂可以接触到熔岩管或洞穴的地板、天花板和墙壁，从而提供更大的杠杆作用。研究人员写道，这种独特的定位让 ReachBot“可以采取各种各样的可能配置、支撑姿势和施力选项。”

ReachBot 试图填补现有探测机器人在外形尺寸方面的空白。研究人员认为，小型机器人适合在狭窄的走廊中穿行，但通常可达范围有限。相比之下，大型机器人可能能够到达更大的区域，但可能会因重量和机械复杂性而陷入困境。ReachBot 提供了一种折衷方案，依靠一个小型主体，并在必要时配备可以伸展和伸出的肢体。

机器人利用一组机载传感器来测量前方区域，并寻找凹陷的岩石或其他暗示可抓取区域的迹象。就像一只实体蜘蛛。ReachBot 不会立即假设岩石表面是平坦的，而是寻找“抓手可以部分包裹的圆形特征”。研究人员表示，他们在模拟中测试了机器人，以帮助它提高正确识别可抓取表面区域的能力并帮助规划脚步。模拟之后，ReachBot 在莫哈韦沙漠皮斯加火山口附近的无人熔岩管中接受了现实世界的测试。

研究人员写道：“现场测试结果证实了最大抓握力的预测，并强调了识别和转向提供强大抓握力的凸起岩石特征的重要性。”“他们还强调了 ReachBot 抓握规划的一个特点，即识别、瞄准和伸展吊杆比在制造场景中抓握物体需要更高程度的投入。”

ReachBot 可以帮助研究人员探索其他星球上的深洞和洞穴

研究人员认为，ReachBot 的蜘蛛形设计可能具有外星应用价值。像在测试机器人的莫哈韦沙漠中一样，熔岩管也占据了月球和火星表面的部分区域。在后一个例子中，研究人员表示，当一些人认为火星可能适宜居住时，火星上的古老地下环境仍然相对没有变化。他们写道，这些避难所洞穴区域“可以为未来人类居住提供场所”。

理论上，未来的太空探索机器人可以使用类似 ReachBot 的设计来深入探索当代机器人无法到达的区域。在其他地方，研究人员正在探索三足跳跃机器和四足、受狗启发的机器人如何同样帮助科学家更多地了解我们太阳系邻居的未知区域。