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NASA壁虎机器人,在太空也要飞檐走壁!


“对于太空的探索总是充满奇趣与挑战。”

太空探测时,航天器有时会突然地剧烈抖动,无论是被飞驰的太空岩石击中,还是控制系统被宇宙射线扰乱,即便是其他情况,宇航员也一定想要有个可以抓住的东西。NASA 喷气推进实验室,更具体来说是它下属的行星机器人实验室,正在尝试制造一种机器,可以在太空探测过程中,在可能遇到的各种复杂表面上产生一个抓力。

要在太空环境中产生这个抓力,会存在几个问题:

  • 首先,机器人通常要避免不平整的表面,更何况是在火星上随处可见的那种悬崖绝壁上。

  • 其次,太空是一种挑战地心引力的环境。 “在零重力下,连在表面推动一个磁带都很困难。”喷气推进实验室的机器人电气工程师 Jaakko Karras 说道。

  • 而且无重力的情况下是违反牛顿第三定律的,你很难在地面站稳。对于每一个动作,都有一个相等的反作用力。所以当你用力时,也会有同样大小的力将你推开。

这不只是微重力的问题。在低重力环境下,如小行星或彗星,也不适用。 “如果你想要做一些取样工作,一开始钻探,你就有可能随着钻头钻入地面而旋转起来。”Karras 说。

“自然总是能解决我们周围的问题。”

Karras 说:“一个常见的方法就是仿生学。”当 Karras 和他的团队在垂直的岩壁上测试攀爬机器人时,蜥蜴恰好从旁边爬过。但就是这个迅速爬过的小壁虎,让Karras 决定从进化论中寻找攀爬机器人设计的线索。他团队制造的胶粘剂利用范德华力,这是壁虎能在光滑表面攀爬的原理。为了应对那些凹凸不平的情况,他的团队制造了可以弯曲伸缩的microspines 抓手。 

基于壁虎原理的胶粘剂和 microspines 抓手在深层太空中的应用前景很好。基于壁虎原理的粘合剂已经在国际空间站中开始进行测试。现在,宇航员能用它来把一些东西固定在内饰板上。但 NASA 考虑把它作为 Velcro 魔术贴的替代品,它不会粘到灰尘或毛发,避免影响国际空间站脆弱的环境。而 microspines 抓手则是作为 NASA 小行星重定向任务的重要组成部分:机器人的小尖触会用于抓取小行星的岩砾,并把它存入我们周围的月球轨道。

Karras 还希望在今后的任务中能使用 microspines 的垂直攀爬技术来探索火星洞穴和熔岩隧道,因为这些地方曾有液态水储存,而且一般都有遮蔽物,处于低辐射区域。这些都有助于发现过往有过生命迹象的可能性。

“所以,如果我们在未来几十年中发现了火星人,那么你也许还要感谢壁虎。”

via Wired

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