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卡内基梅隆大学开发攀岩机器人利用仿生抓手攀爬粗糙墙壁

盖世汽车 Elisha 2024-06-05 11:56:48

核心提示：这种四足仿生机器人利用一种独特的机制，能够附着在粗糙的垂直表面上。

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盖世汽车讯据外媒报道，卡内基梅隆大学机器人力学实验室（Carnegie Mellon University's Robomechanics Lab）的研究人员发明了一种四足仿生机器人，具有和其他机器人不同的攀爬能力。它利用一种独特的机制，能够附着在粗糙的垂直表面上，这种机制非常有效，同时相对简单。

（图片来源：卡内基梅隆大学）

一些实验机器人可以利用基于吸力的抓取系统来爬上光滑的表面。但是，这类技术不适用于岩石等无法形成密封的粗糙表面。另一种选择是使用所谓的微棘抓手（microspine grippers），其中包含一系列微小的尖钩，可以钩住被攀爬表面的小角落和裂缝。当该抓手被抬起以进行下一步骤时，钩会从表面释放。

一些微棘抓手是被动的，依靠机器人悬挂身体的重量来保持抓握。这种类型的设备在相对平坦的墙壁上工作得很好，但在悬崖面等更不规则的表面却表现不佳，这需要更多样化的攀登策略。主动微棘抓手通过结合电动执行器来突破这一限制。这些电动执行器可以有目的地将一圈钩子沉入表面，从而保持在各方向上进行电动抓握。然而，这些抓手往往体积庞大、耗能高、具有机械复杂性，而且攀爬速度相当慢。

LORIS四足机器人的用武之地

该装置以一种会攀爬的有袋动物命名，同时取自“用于不规则斜坡的轻型观测机器人（Lightweight Observation Robot for Irregular Slopes）”。

机器人四条腿的末端各有一个张开的微棘抓手，其中包含两组彼此呈直角排列的棘。抓手通过被动腕关节与腿部相连。这基本上意味着抓手只是根据腿部的动作来移动。利用机载深度感测摄像头和微处理器，该机器人可以策略性地推进它的腿。当一条腿上的抓手抓住攀爬表面时，另一条腿上的抓手（在身体的另一边）也会这样做。

只要两条对角相对的腿在它们的抓手上保持向内张力，这些抓手就能牢牢地附着在表面上。与此同时，该机器人的另外两条相对的腿可以自由地向上迈出下一步。这是一种受昆虫启发的攀爬策略，被称为定向向内抓取（DIG）。

据研究人员介绍，LORIS结合了被动微棘抓手的重量轻、速度快、节能和简单性，以及主动抓手的牢固抓握性和适应性。此外，该机器人设计简单且制造成本低。