来自美国国家航空航天局、麻省理工学院和斯坦福大学的工程师们正在开发“刺猬”机器人，专门设计来克服在微重力下跳跃和翻滚穿越小物体的挑战。天富注册网址

 

跳跃、翻滚和翻转并不是宇宙飞船探索其他世界的典型动作。例如，传统的火星漫游者在轮子上滚动，他们不能倒转。但在小行星或彗星这样的小物体上，低重力条件和粗糙的表面使传统驾驶更加危险。

 

“刺猬”登场了:这是一种新概念机器人，专为克服穿越小身体的挑战而设计。该项目是由美国宇航局喷气推进实验室的研究人员共同开发的，该实验室位于加利福尼亚州帕萨迪纳市。位于加州斯坦福的斯坦福大学;以及位于剑桥的麻省理工学院。

 

刺猬是一种不同的机器人，它可以在地面上跳跃和翻滚，而不是在轮子上滚动。它的形状像一个立方体，无论它落在哪一边都可以运行，”喷气推进实验室团队负责人Issa Nesnas说。

 

其基本概念是一个带有尖刺的立方体，通过旋转和制动内部飞轮来移动。这些尖刺保护机器人的身体不受地形的影响，在跳跃和翻滚时，它们就像脚一样。天富注册网址

 

一种名为刺猬的机器人概念可以通过在彗星和小行星上跳跃和滚动来探索它们的微重力环境。参见刺猬在微重力环境中的“呕吐彗星”抛物线飞行。

 

内斯纳斯说:“这些尖峰还可以放置诸如热探头之类的仪器，在机器人翻滚时测量表面温度。”

 

两个刺猬原型——一个来自斯坦福大学，一个来自喷气推进实验室——于2015年6月在美国宇航局的C-9飞机上进行了微重力研究。在四次飞行的180次抛物线过程中，这些机器人演示了几种类型的机动，这些机动对于在失重的小物体上行走很有用。研究人员在不同的材料上测试了这些动作，这些材料模拟了各种各样的表面:沙质的、粗糙的和岩石的、光滑的和冰冷的、柔软的和易碎的。

 

“我们第一次展示了我们的刺猬原型，在类似彗星的环境中可以控制跳跃和翻滚，”喷气推进实验室项目的首席工程师罗伯特·里德(Robert Reid)说。

 

刺猬最简单的动作就是“偏航”，也就是原地转弯。在指向正确的方向后，刺猬可以用一两个尖刺远距离跳跃，也可以通过从一张脸转到另一张脸的方式短距离翻滚。刺猬通常会向感兴趣的目标大跳一跳，当它靠近时，就会小跳一圈。

 

在一次抛物线飞行实验中，研究人员证实，刺猬还可以执行“龙卷风”机动，即机器人积极旋转，从表面发射自己。这一操作可用于从沙质天坑或其他机器人可能被卡住的情况下逃生。

 

喷气推进实验室的Hedgehog原型机有八个尖刺和三个飞轮。它本身重约11磅(5公斤)，但研究人员预计，如果加上相机和光谱仪等设备，它的重量可能会超过20磅(9公斤)。斯坦福大学的原型机更小、更轻，而且尖刺也更短。

 

两种原型机都是通过使用发动机和刹车旋转和停止内部的三个飞轮来进行机动。两种原型机的制动机制不同。喷气推进实验室的版本使用盘式制动器，斯坦福大学的原型机使用摩擦带使飞轮突然停止。

 

刺猬机器人可以在微重力下跳跃和翻滚

 

刺猬机器人的设计目的是探索彗星和小行星的表面，它可以执行“龙卷风”机动，从表面旋转和发射自己。学分:NASA /姓名/斯坦福

 

“通过控制你如何刹车飞轮，你可以调整刺猬的跳跃角度。我们的想法是测试这两种制动系统，并了解它们的优缺点。”斯坦福研究小组组长Marco Pavone说。

 

“刺猬尖刺的几何形状对它的跳跃轨迹有很大的影响。我们实验了几种穗形，发现立方体形状提供了最好的跳跃性能。立方体结构也更容易在宇宙飞船中制造和封装，”斯坦福大学项目首席工程师本杰明·霍克曼(Benjamin Hockman)说。

 

研究人员目前正在研究刺猬的自主性，试图增加机器人在没有地球指令的情况下自己做事情的能力。他们的想法是，一艘在轨运行的母船将向该机器人传递信号，并与之交换信号，类似于美国宇航局的火星漫游者“好奇号”和“机遇号”通过绕火星运行的卫星进行通信。“母舰”还将帮助机器人导航和确定它们的位置。