Science Robotics 美国斯坦福大学研制了外行星洞穴探测机器人

月球和火星上的悬崖、洞穴和熔岩管已被确定为具有地质和天体生物学研究理想地点。由于其隔绝特性，这些洞穴提供了相对稳定的条件，可以促进矿物质沉淀和微生物生长。在火星上，这些古老的地下环境与火星表面可能适合居住时几乎没有变化，而地球上的生命已经在进化。此外，有遮蔽的洞穴环境可以为未来的人类居住提供场所。因此，人们对探索洞穴状特征的兴趣越来越大，到目前为止，这些特征只能通过基于轨道飞行器的遥感进行检查。这种行星操作需要能够在各种地形中移动和操作的机器人，特别是岩石地形和锚点可能稀疏的垂直或悬垂表面。美国宇航局对这些地点的兴趣激发了洞穴探索机器人的研究。
美国斯坦福大学设计了ReachBot ，它通过抓取具有多个附肢的岩石特征来移动，即使在锚点稀疏的情况下也能穿越需要攀爬的环境。ReachBot 使用轻巧、可伸缩的吊杆作为部件，实现了类似于蛛形纲动物外形。可伸缩吊杆是为天线结构等空间应用开发的，因为它们在卷起时轻巧紧凑，但在展开时很坚固，尤其是在张力下，并且能够将机器人身体的跨度延长许多倍。对于 ReachBot，吊杆的尖端配备了可旋转的手腕和夹具，这些夹具使用微刺阵列来抓取岩石表面。

由于 ReachBot 必须能够在以前未知的洞穴中导航，因此机载传感对于为规划人员识别抓取地点至关重要。现有的攀爬机器人的工作空间相对较小，因此它们的感知系统可以构建详细的表面扫描，以实现抓取位置预测。由于 ReachBot 具有较大的工作空间，因此他们提出了一个基于视觉的两阶段（远近）感知策略来识别岩石特征并估计它们提供强大抓握的能力。

他们在在莫哈韦沙漠的熔岩洞穴（作为火星熔岩洞穴的代表）进行了现场测试，该机器人通过在洞穴和类似地形中操纵自己来运动。该研究的技术贡献包括：ReachBot的3D模拟和运动规划器，确定洞穴环境中运动方面的现有工作差距;在凸起的岩石表面上，配备棘的通用三指夹持器的运动学模型，用于计算用于抓取计划的概率力极限曲面;轻巧的欠驱动夹持器，专门用于在不规则凸面上牢固抓握;从远处识别可抓取地点的感知以及支持抓取建模、抓取位点识别和抓手设计的经验现场数据。
期待该机器人未来可以搭载在马斯克的火箭上，去探索火星洞穴，为打造火星洞穴家园奠定基础。