探索太空的爪子


在NASA有一个小5年计划，准备发射一枚带有机械臂的太空飞行器到一个小行星上。计划中，当这枚飞行器着陆在小行星上之后，会寻找一些石头，通过机械臂拾取这些真贵的太空石头，带回地球来让我们搞研究。这是一项艰巨的任务，我们也是刚刚打听到相关的小道消息。
本周初，我们就在NASA马里兰州Greenbelt的戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)参观了一些计划用于2020年左右进行飞行任务的机械臂，这些原型系统能够抓取一些巨型石头。我们猜测这与之前听说的小行星重定向任务( Asteroid Redirect Mission)有关。
下面这幅图就描述了他们的飞行器是如何抓起一些巨型岩石的：

而其中那些长条，带有关节的机械臂了么？就是我们在NASA的戈达德看到了下面这些正在研发的原型系统。

我们看到这些设备的时候他们还是折叠的，那个连接在右边的大一圈的是一个类似肩部的机械臂，左边是一个小关节臂。这样看来还无法分辨大小，看看这个。

虽然看起来都很酷，不过今天要讨论的重点在下面，这是一个专门设计用来捕获大型石头的机械爪。

这种基于微型针状设计的抓取系统(gripping system )包含有多个趾头，每个趾头有包含一大簇灵活的金属针脚构成的三个小爪子。

这这机械臂上总计有约2000枚独立小型针。同时每3个小爪子都是独立进行弯曲操控的，它非常适合抓取表面粗糙的物体。在抓去的过程中，并不需要每个爪子都完美受力，只需其中一部分对被抓取物体施加力，就能够抓起这些东西来，因为这些外太空环境本身的重力就很微弱。

机械臂在抓取物体时，只需要靠上目标，然后调整类似脚趾头的针脚方向，就能够使针脚嵌入到目标物体的粗糙表面，从而施加里的作用。需要释放时，电缆松开，针脚也相应的松开，物体受到自身微重力，脱落。

目前这个原型也可能不是最终的版本，他们可能会针对针脚的结构和布局进行调整，设计针对不同形状目标的机械爪布局。
而这种微型针脚阵列夹持器设计最早是2006年 Sangbae Kim (现在MIT的研究猎豹机器人)提交给ICRA的spinybot文档中出现。他们大概是想设计一种放生攀爬系统。而这种Spinybot的灵感又可以追溯到2004年斯坦福的猎豹机器人(Cheetah robot)。这种使用大量独立的小刺自适应的去贴合不规则表面的设计是首次利用在太空探索。
NASA在看到他们的设计文档之后，觉得这个创意非常不错，于是就着力于将这种设计用于太空探索设计。

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作者: Thermo    时间: 2015-6-20 12:39