机器人也是攀岩好手，斯坦福大学打造微型多刺抓爪

早在十多年前，来自斯坦福大学的 机器人 专家就开始用极小的刺阵列帮助攀岩机器人抓握粗糙的表面。此后，这类微型多刺抓爪被应用于各种机器人的研究中。近期，连 NASA 都意识到微型多刺抓爪是帮助宇宙飞船附着于小行星的上上策。

两天前，在举办于韩国的 IEEE/RSJ 智能机器人 与系统国际会议上，来自斯坦福大学的 Shiquan Wang 展示了一款针对攀岩机器人的微型多刺手掌。这种微型刺支撑的重量可以达到旧式设计的四倍，如此卓越的进步足以让喷气推进实验室（JPL）的 RoboSimian DRC 机器人成为攀岩冠军。是的！有了这种微型多刺手掌的帮助，RoboSimian DRC 机器人不仅可以爬上斜坡，还能在垂直的岩石表面攀爬，甚至连陡峭的悬岩也难不倒它！

实际上，这种微型刺的运作原理类似于小爪子。虽然每个刺都又细又短，抓握面积不大，但是只要总数够多，就可以支撑（或者说承受）极大的重量，正所谓众人拾柴火焰高嘛。前一代的微型刺设计，包括NASA用于小行星重定向任务（Asteroid Redirect Mission）的那些微型刺的柔性都非常高，它们可以通过让每个微型刺找到自己专属的微小抓握点，抓住粗糙至极的表面。这种柔性很强的设计应用面非常广，性能也相对稳定。但因为柔性机制使得微型刺的整体变得比较笨重，所以能塞入抓爪的微型刺的数量就 少了 。

来来来！近距离看看这些微型多刺抓爪。

如果你想要支撑起尽可能大的重量，从而进行诸如攀岩这样的活动的话，就需要在表面插入尽可能多的刺来支撑重量，换句话说，你必须要采用其它的设计了。这正是斯坦福大学决定设计新型抓爪设计的原因：如果去除刺几乎所有的柔性，就能够大大提高刺的密度。刺的表面积占比下降了，但因为能塞进总量更多的刺，所以最终hold住的重量会大得多。

左图对比了旧款的刺机制设计（上）和新款的线性约束设计（下）；右图则显示刺砖片（上）和单个带有微型弹簧的刺（下）

这些新刺的设计简单明了：每根15毫米长的钢刺套入3D打印的套管，连接弹簧会将其下压到它尝试抓握的表面。柔性轴能够辅助刺抓握粗糙的表面，60根刺会形成一个面积为18 毫米 x 18 毫米 的“砖片”。然后，十二个砖片会共同组成这个手掌原型，每个砖片都有些许回旋的空间，这有助于它更好地优化负载分配。所有的刺都会稍稍倾向手掌抓握的表面，这意味着它们会在有力量施加到手掌的时候发挥作用，而一旦力量往相反方向抽离，手掌也能够轻松脱离表面。

研究人员在九种不同的表面上对这个完整的手掌原型进行了测试，取得了高达710N的剪切附着力，相当于旧式设计的四倍多。除了极其平滑或者粗糙的表面， 它还适用于包括 混凝土面层在内的 多数岩石表面。 接下来，该手掌将运用到包含被微型刺覆盖的柔性手指和脚趾上。

至于未来，喷气推进实验室（ JPL ） 的RoboSimian机器人将利用这种设计实现什么样的功能，我们拭目以待。

via IEEE Spectrum

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