爬上火星的蜥蜴！南航仿生机器人可适应复杂地表，助力火星探索

作者：Robospeak 发布时间：2023-02-27 点击数：

AI摘要

在红色星球上，一只神奇的生物正在爬上陡峭的岩石表面。它的姿态灵活，宛如蜥蜴一般，但它的身体表面却闪烁着金属的光芒…… data-backh="315" data-backw="578" data-ga

摘要由作者通过智能技术生成

在红色星球上，一只神奇的生物正在爬上陡峭的岩石表面。它的姿态灵活，宛如蜥蜴一般，但它的身体表面却闪烁着金属的光芒……

看到这，大家也许在好奇：“难道是外星生物？”“火星真的存在生命吗？”。

先别激动，火星上是否存在生命依然是未解之谜，不过这只爬上火星的“蜥蜴”也许能为我们揭开谜底！

这是南京航空航天大学的科学家研发的仿生蜥蜴机器人，它能够穿越火星表面的沙漠和山脉，复制沙漠蜥蜴的动作和运动方式。同时，它还具备自主导航和智能控制系统，可以在遇到困难时自行解决问题。

它不仅可以为人类探索火星提供帮助，还能在火星上收集各种有用的信息，为人类了解火星提供更多的线索！

▍火星“蜥蜴”的仿生设计

火星的气候和地质环境非常恶劣，大量的风暴和沙尘暴极易影响火星探测器的正常运行，火星表面松软的颗粒状土壤和复杂地形使得探测器的着陆点难以确定，甚至可能导致探测器的损毁。

为了解决这些问题，科学家们一直在致力于研发更为先进的探测技术和设备。目前的探测设备包括火星车和步行机器人，但它们都有一定的局限性，南京航空航天大学的研究人员表示：

“由于火星表面的土壤非常松软，步行机器人的脚可能会严重的下沉或嵌入土壤中，轮式漫游车的车轮可能会因松软的土壤而打滑。相比之下，沙漠蜥蜴的爬行方式更适应于这种颗粒状和岩石地形，而且它的重心低，比其他机器人更稳定”。

通过对蜥蜴的研究，科研人员发现：「灵活的脊柱」、「蠕动的腿」和「可抓握的脚趾」对于在颗粒状沙子和岩石表面上运动非常有优势。

因此，机器人在仿生设计中采用了相同的方案：它由一个灵活的脊柱状结构和四只腿组成。

仿生柔性脊柱通过四个伺服机构组成，可对称的进行左右和上下运动，灵活的脊柱能让机器人比刚性脊柱迈出更大的步幅！

髋关节是连接脊柱结构和机器人腿部的，由两个伺服系统和一个四连杆机构组成，科研人员使用了八根弹簧连接髋关节和脊柱中间支架，增加了承载能力并减少了振动，同时让机器人在不失去平衡的情况下顺利抬起脚。

为了复制蜥蜴典型的“爬行”动作，机器人的腿部结构采用四连杆机构，确保稳定的提升运动；脚由一个活动的脚踝和一个圆形垫子组成，脚上有四个灵活的脚趾，可以有效地抓住土壤和岩石。

▍模拟火星表面测试，潜力无限

为了进一步测试“火星蜥蜴”的攀爬能力，科研人员模拟火星表面的地面环境对它进行了测试。

在流动性土壤测试中，机器人的脚趾可以90°弯曲，牢牢地抓住土壤；在多岩石环境中也能稳定地保持前进运动。

机器人原型由 3D 打印树脂材料制成，12 伏锂离子电池供电，还配备了电线、稳压器和控制单元，能凭借自身完成长时间爬行，而不需要人为的干预。

这些结果凸显了“蜥蜴”未来在火星上执行任务的潜力，在它能真正地走出实验室之前，科研团队还需要进一步提升机器人性能，例如添加一个保护性密封结构，以保护它免受土壤或空气中灰尘的影响，并使用更耐用的材料建造它的身体。

▍开发者介绍

这项研究发表在《Biomimetics》（仿生学）期刊中，文章标题为“Development of a Lizard-Inspired Robot for Mars Surface Exploration”。

研发团队主要来自南京航空航天大学机电工程学院的运动仿生与智能机器人实验室，通讯作者兼第一作者为陈光明博士，目前担任南京航空航天大学讲师，致力于研究仿生软体机器人及星表移动机器人。

论文链接：DOI: 10.3390/biomimetics8010044

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Tag：特种机器人

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