斯坦福研發出太空機器人 無人機、無人車或成最大贏家

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這些年來，無人駕駛是業界的熱門話題。近日，斯坦福大學的助理教授Marco Pavone成功研發出一款太空機器人，可拖拽太空碎片使之離開軌道、向宇航員提供所需的工具並進行行星探索。據悉，這項風馬牛不相及的發明為無人駕駛提供了關鍵技術支撐，無人機和無人駕駛汽車或成最大贏家。

Marco Pavone曾就職於NASA的噴氣推進實驗室，此前他曾在項目中多次與斯坦福大學合作。進入斯坦福後，Pavone的研究方向是太空機器人在不同環境下的適應性問題。他在研究中發現，從某種意義上說，一些為無人駕駛汽車開發的技術十分適合太空機器人控制，而太空機器人的演算法同樣適用於無人駕駛。

環境感知

Pavone的項目一個重點是幫助機器人實現自主導航。不同於地表，在太空中一旦你碰到一個物體，它的位置和狀態將會變得難以預測，它也很難再次靜止下來。由於機器人的一大作用是將太空碎片清理出軌道，因此「追捕」旋轉的、運動的物體是必備本領。為了解決這個問題，Pavone與機械工程教授Mark Cutkosky展開了合作，後者用了10年時間打造出了一款仿壁虎足部吸盤的夾具。

在有了「壁虎」夾具的加持下，機器人的抓取難題解決了，但是如何掌握精確導航並不是一件容易的事。

Pavone和合作者設計了一種演算法：當機器人靠近航天器、太空碎片或其他物品時，機器人能根據位置信息進行自主判斷，計算出運動的最佳路徑和抓取時機，這裡隱含著一種對於抓取目標狀態的預判斷。一旦時機合適，機器人便用「壁虎」夾具牢牢抓住物體。有了這種演算法，機器人就能實現實時移動抓取，它的決策運算速度為每秒幾千次。

裝備「壁虎」夾具的太空機器人

據悉，這種自主判斷方式有助於無人機和無人駕駛汽車的自主導航。以無人機為例，就當前的技術水平而言，當一架高速運動的無人機突然遭遇建築物、人或其他無人機，它很難做到準確、及時避讓。設備的自主導航和環境感知之間存在一種微妙的關係，因此環境信息是設計導航演算法的一個關鍵。

目前，Pavone和研究生Benoit Landry正在開展「知覺感知計劃」，旨在讓無人機不僅能規劃最快的行駛路線，還能「看到」周圍環境，並更好地估測它們的位置。太空機器人的核心技術正用於地面無人機和無人駕駛汽車，這是空間技術與商業技術的完美合作。

行星上的自由「漫步者」

Pavone的學生Ben Hockman則在解決機器人在小行星上會遭遇的最大難題——低重力環境下的自主導航。眾所周知，行星的引力和它自身的質量相關，在進行太空探險時，一旦機器人登陸在了一顆小行星上，行駛尚且會成為一個不小的難題，何況是導航。

Ben正在研究的立方體機器人Hedgehog

Ben的研究對象Hedgehog是一個立方體機器人，它的8個角上都裝有彈性材料。當面對凹凸不平、土質堅硬、低重力的小行星地表環境時，它的運動方式不是傳統的履帶/車輪式前進，而是跳躍。Hedgehog雖然是針對低重力環境設計的，但它同樣適用於地球，研究人員還在研究它的自主導航系統，希望它能自己到達作業目的地，而無需百萬英里外的人類操心。

Hedgehog的技術可用於一些地面搜救機器人，畢竟如何跨越崎嶇地形還是特種機器人的一個發展瓶頸。

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