開門、踢足球、后空翻、雜技表演，這年頭還有什么是機(jī)器人做不到的！
迪士尼的特技替身反正是快要失業(yè)了，下一個(gè)擔(dān)心丟飯碗的可能就是蜘蛛俠了。
高校已經(jīng)相繼研發(fā)出了爬墻機(jī)器人，飛檐走壁無所不能。
來自UC Berkeley的明星爬墻機(jī)器人，RSTAR
2018年Brisbane舉行的IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化國際會(huì)議(ICRA)上，這款名為 “后起之秀”（Rising STAR, or RSTAR）的機(jī)器人驚艷全場(chǎng)。它采用了伸直的輪腿靈活性，并增加了另一種自由度，使機(jī)器人的身體能夠與腿分開移動(dòng)，通過改變質(zhì)心幫助它爬過障礙物。
RSTAR是最新的一款，設(shè)計(jì)用于處理各種地形障礙，同時(shí)最小化運(yùn)輸成本。在這個(gè)上下文中，“蔓生”指的是機(jī)器人的腿，它的角度（可調(diào)整地）向下和向身體外延伸。RSTAR有一個(gè)附加的自由度，它的身體可以改變相對(duì)于腿的位置，改變機(jī)器人的質(zhì)心。
這似乎是一個(gè)簡單的改變，但它能讓一系列新的行為也可以發(fā)生了——不僅能讓機(jī)器人爬過更大的障礙物而不翻身，而且還能垂直爬上間隔很近的墻壁，還能通過調(diào)整腿的步態(tài)“爬行”穿過狹窄的縫隙。
RSTAR在堅(jiān)硬的平面上最高速度約為1m/s，盡管它的烏龜步態(tài)意味著它可以處理非常柔軟或顆粒狀的表面(如厚泥或沙子)而不會(huì)被粘住。
在其前身STAR的基礎(chǔ)上，RSTAR增加了一個(gè)帶有一個(gè)馬達(dá)的簡單機(jī)械裝置，以來增強(qiáng)這款機(jī)器人克服障礙的能力。Zarrouk教授很快就融合了將輪子之間的距離延伸到車身的概念，并最終選擇了四桿擴(kuò)展機(jī)構(gòu)(FBEM)將質(zhì)心向縱向移動(dòng)，使機(jī)器人更具有可動(dòng)態(tài)重構(gòu)性。他最終發(fā)現(xiàn)，這個(gè)有趣的特性也可以用來增加穩(wěn)定性，或者在需要的時(shí)候故意向上傾斜或上下翻轉(zhuǎn)。
RSTAR的蔓生旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是蝸輪具有高齒輪比和自鎖時(shí)不被激活。電機(jī)的錐形齒輪確保兩個(gè)蝸桿齒輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)，但方向相反。
最初的STAR非常擅長在障礙物下爬行，在崎嶇的地形上爬行，并且以非常高的速度爬行。但是，和其他所有的機(jī)器人一樣，它的攀爬能力受到輪子大小的限制。
它可以攀爬超過其車輪直徑70%的障礙物。通過改變它的高度和寬度，RSTAR在跑步上或者在粗糙的地形如砂礫、石頭或草中行走效率更高。
RSTAR也可以使用烏龜?shù)牟綉B(tài)在顆粒狀或高度滑的地形上爬行，而不必轉(zhuǎn)動(dòng)車輪。RSTAR能爬升的障礙物的高度也更大了，并且大部分取決于其FBEM的桿長。
通過將它的質(zhì)心移動(dòng)到前方，RSTAR可以在不翻轉(zhuǎn)的情況下越過陡峭的斜坡。RSTAR還可以垂直爬升到類似管道的環(huán)境中，甚至可以在不接觸地面的情況下，通過將輪子按在墻上而水平爬行。
STAR系列非常適合執(zhí)行搜索和救援行動(dòng)，特別是在倒塌的建筑物或洪水地區(qū)等非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中。在一次真正的搜救行動(dòng)中，機(jī)器人必須克服不同類型的連續(xù)障礙物才能到達(dá)目標(biāo)。
這樣的機(jī)器人應(yīng)該是簡單的，可靠的，并且能夠克服多種常見的障礙，而不需要任何外部的機(jī)械干預(yù)。RSTAR結(jié)合了幾種攀爬能力和形狀的變化，使它可以越過障礙物，或者在縫隙間或縫隙下偷偷溜進(jìn)。此外，RSTAR速度較快，能耗較低，增加了工作范圍和工作時(shí)間。
裝有輪子的RSTAR能以20cm/s的速度爬上兩堵墻之間的空間，機(jī)器人的寬度可以根據(jù)墻壁的兩側(cè)而變化
來自迪士尼的VertiGo
VertiGo是一款能夠從地面到墻壁過渡的爬墻機(jī)器人，由迪士尼蘇黎世研究院和ETH合作開發(fā)。該機(jī)器人有兩個(gè)可傾斜的提供推力的螺旋槳和四個(gè)輪子。
一對(duì)輪子是可操縱的，每個(gè)螺旋槳有兩個(gè)自由度來調(diào)節(jié)推力的方向。通過從地面到墻壁再回到地面，VertiGo擴(kuò)展了機(jī)器人穿越城市和室內(nèi)環(huán)境的能力。機(jī)器人能夠快速地在墻上移動(dòng)，并具有敏捷性。
使用螺旋槳在墻壁上提供推力可以確保機(jī)器人能夠穿過像磚石結(jié)構(gòu)這樣的凹痕。選擇兩個(gè)螺旋槳而不是一個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)從地板到墻壁的過渡——使用后螺旋槳將推力應(yīng)用到墻壁上，使用前螺旋槳施加向上的推力，從而實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)到墻壁上的目的。
來自Stanford的Stickybot系列及改進(jìn)版SCAMP
從壁虎身上得到了靈感，壁虎的腳底覆蓋著數(shù)十億的纖維，具有200納米寬的腳套。壁虎可以附著在任何表面上，因?yàn)榉肿娱g有一種叫做范德華力的弱引力，作用于纖維尖端和壁虎爬行的表面之間。粘附是有方向性的:只有當(dāng)腳趾向下拖動(dòng)時(shí)，纖維才會(huì)粘附，而且會(huì)朝相反的方向釋放。
為了模擬壁虎的干式粘合，研究人員發(fā)明了一種聚合物貼片，上面覆蓋著大約30微米寬的柄。柄呈斜角，頂端傾斜，具有方向性粘性。膜片安裝在一個(gè)機(jī)器人的腳趾墊上，Cutkosky和Kim賦予該機(jī)器人一個(gè)壁虎的步態(tài)、卷曲的腳趾和其他細(xì)節(jié)。
斯坦福大學(xué)的研究人員已經(jīng)獲得了一種生物感應(yīng)裝置的專利，這種裝置可以利用各向異性摩擦材料來測(cè)量光滑的垂直表面。該設(shè)備的靈感來自壁虎和其他攀緣蜥蜴，采用類似的順應(yīng)性和力控制策略來攀爬(或掛在)光滑的垂直表面，包括玻璃、瓷磚和塑料面板。
Stickybot的攀爬能力是毋庸置疑的，但是它不能飛行，因此，該實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)研究了一款新型的集攀爬和飛行于一體的機(jī)器人SCAMP。
SCAMP是一種有腿的四旋翼，可以在墻壁上棲息，然后用細(xì)小的腳爬上它們。
SCAMP是第一個(gè)將飛行、棲息與被動(dòng)依附技術(shù)和攀爬結(jié)合在一起的機(jī)器人。它也可以從攀爬失敗中恢復(fù)，也可以在準(zhǔn)備再次飛行時(shí)起飛。所有這些都是在戶外進(jìn)行的，只使用搭載的感應(yīng)裝置和計(jì)算能力，利用以前所有的攀爬機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)以及從大自然中吸取的教訓(xùn)。
SCAMP的腿部設(shè)計(jì)讓人聯(lián)想到許多攀緣昆蟲，從長腿叔叔到螳螂，這絕非偶然。動(dòng)物需要長而有效的步伐，但受四肢重量的限制。當(dāng)我們進(jìn)入昆蟲的世界時(shí)，異速標(biāo)度法則意味著長、瘦、幾乎失重的腿成為首選的解決方案。
SCAMP并不是昆蟲大小的，但是也足夠小到像碳纖維和光譜這樣的現(xiàn)代工程材料能提供的大小，讓我們可以制造出像爬蟲一樣長、重量高效的腿。
來自CMU的WAALBOT
Waalbot由兩套三足輪組成，它們使用旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行單自由度運(yùn)動(dòng)，包括被動(dòng)關(guān)節(jié)和彈性屈曲。Waalbot不像其他機(jī)器人那樣使用真空吸力或磁力吸引，而是使用干式粘合，以粘在墻壁和天花板上。
采用PIC單片機(jī)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，它具有車載電源。此外，一個(gè)彈簧負(fù)載的尾巴確保機(jī)器人總是會(huì)推到表面。
Waalbot有能力克服小的障礙，這主要得益于它的腿的運(yùn)動(dòng)。
縱觀各種爬墻機(jī)器人，原理以及機(jī)械結(jié)構(gòu)各異。有的利用仿生學(xué)，學(xué)習(xí)壁虎爬墻的原理，有的利用力學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過增加螺旋槳或者輪子實(shí)現(xiàn)飛行和攀爬。然而不拋開這些，它們都是實(shí)現(xiàn)了同一個(gè)愿景，并且希望能將這些機(jī)器人應(yīng)用于搜索和救災(zāi)中。