眾所周知，火星的地質(zhì)環(huán)境演變與地球有很大差異，早期火星表面可能存在大量液態(tài)水并較為宜居，發(fā)育了眾多古老的河湖相沉積；但隨后，火星環(huán)境開(kāi)始惡化，逐漸演化為現(xiàn)今干冷、強(qiáng)氧化和強(qiáng)輻射的極端表面環(huán)境；因此，探究火星早期河湖相沉積在現(xiàn)代風(fēng)化環(huán)境下保存生命信號(hào)的潛力以及火壤深部是否可能存在生命跡象等科學(xué)問(wèn)題，對(duì)于火星生命信號(hào)探測(cè)與研究具有重要意義；但是，火星表面地形地貌呈北低南高的不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，北半球是占面積30%的低洼平原，南半球是遍布隕石坑的高地，而且，火星地貌比月球復(fù)雜，包括密布的撞擊坑、隕擊盆地；另外，據(jù)了解國(guó)外火星探測(cè)數(shù)據(jù)表明，火星表面大于0.2-0.5米石塊的覆蓋率為1%，約為月球表面石塊覆蓋率的兩倍；因此，火星上這些遍布隕石坑的高地對(duì)火星著陸與巡視探測(cè)器著陸點(diǎn)的選擇以及攀爬能力都是前所未有的挑戰(zhàn)。
對(duì)此，火星著陸與巡視探測(cè)器如果只配備輪胎在火星遍布隕石坑的高地上行駛，顯然將會(huì)“寸步難行”，畢竟火星的地貌并不是一望無(wú)際的廣闊大平原，而是遍布隕石坑的高地；因此，當(dāng)火星著陸與巡視探測(cè)器面對(duì)隕石坑的高地，則需要有很強(qiáng)的攀爬能力，其中攀爬機(jī)器人就是一種很好的設(shè)計(jì)研發(fā)的方向，所以針對(duì)這個(gè)隕石坑高地的火星地貌問(wèn)題，美國(guó)NASA花了數(shù)年的時(shí)間研制出了一款可以在各種極限條件下進(jìn)行攀爬運(yùn)動(dòng)探索的攀爬機(jī)器人，這款機(jī)器人是一種名為遠(yuǎn)足機(jī)械實(shí)用的四足機(jī)器人，簡(jiǎn)稱(chēng)叫Lemur，Lemur是一款可以在懸崖峭壁當(dāng)中探尋生命的機(jī)器設(shè)備，不僅能夠沿著懸崖峭壁進(jìn)行攀爬，同時(shí)還能夠利用安裝在Lemur身上的內(nèi)部知識(shí)系統(tǒng)，從而探測(cè)出隱藏在巖石深處的生命，給科學(xué)家和研究人員提供有用的數(shù)據(jù)信息，從而促進(jìn)人們對(duì)火星的探索和認(rèn)知。
攀爬機(jī)器人Lemur的設(shè)計(jì)初衷，一開(kāi)始就是為了研究火星和探索火星而研發(fā)的，最初是Lemur被工業(yè)設(shè)計(jì)師設(shè)定為國(guó)際空間站的修理機(jī)器人，但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中，研究人員試驗(yàn)中很快就發(fā)現(xiàn)Lemur的機(jī)械爪子更加適合攀爬懸崖峭壁，很適合火星上遍布隕石坑的高地地貌；就例如美國(guó)NASA以前的好奇號(hào)探測(cè)器，之所以在火星上沒(méi)有取得更大的突破，就是因?yàn)楹闷嫣?hào)探測(cè)器只能在平坦的地上運(yùn)動(dòng)和探索，但是遇到比較高的丘陵或者洼地就不能自由的運(yùn)動(dòng)和探索了，好奇號(hào)探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)和探索受限于火星的隕石坑的高地地貌，所以一遇到隕石坑的高地只有原路返回，不能繼續(xù)探索更多的未知領(lǐng)域和收集更多的數(shù)據(jù)信息；而如今新設(shè)計(jì)研發(fā)的攀爬機(jī)器人Lemur絕對(duì)是“攀爬能手”任何懸崖峭壁都不能阻擋Lemur的運(yùn)動(dòng)和探索。
攀爬機(jī)器人Lemur的攀爬能力完全歸功于工業(yè)設(shè)計(jì)師為其設(shè)計(jì)研發(fā)的4只機(jī)械爪子，Lemur的身體部分在外觀設(shè)計(jì)上很小，其尤為突出的就是這4只巨大的機(jī)械爪子，而且最引人注目的就是Lemur的每只機(jī)械爪子上都安裝有16 個(gè)小機(jī)械爪子，每只小機(jī)械爪子上設(shè)計(jì)有數(shù)百個(gè)小魚(yú)鉤，這就更能使Lemur能夠像壁虎一樣牢固的抓住巖壁，即使是在傾斜度為九十度的巖石上，Lemur也能夠像如履平地一樣輕松運(yùn)動(dòng)和探索，毫不費(fèi)勁；同時(shí)，Lemur還配備了人工智能系統(tǒng)，這可以讓Lemur選擇規(guī)劃合適的運(yùn)動(dòng)路線，繞過(guò)一些路線上的障礙物或者避開(kāi)那些特別滑的巖石；除此之外，Lemur還能利用整套的科學(xué)儀器對(duì)物體表面進(jìn)行掃描搜索，并且根據(jù)電腦指示來(lái)采取科學(xué)家覺(jué)得有用的化石樣本資料并保存上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
最后，攀爬機(jī)器人作為特種機(jī)器人的重要分支，除了在宇宙和外星探索和研究之外，在地球上也可以在反恐、救援、首腦保衛(wèi)、特種偵察等有關(guān)公共和國(guó)家安全領(lǐng)域以及在狹小空間檢測(cè)、城市市容服務(wù)等行業(yè)進(jìn)行應(yīng)用；雖然，目前針對(duì)能夠在不同粗糙度壁面甚至是天花板爬行的機(jī)器人的設(shè)計(jì)研究成果已有不少，但是距離真正實(shí)用還有較長(zhǎng)的一段路要走，其中關(guān)鍵就在于大多數(shù)攀爬機(jī)器人僅能完成單一壁面的爬壁功能，無(wú)法像自然界諸多爬壁生物一樣可以同時(shí)在粗糙與光滑表面爬行，更無(wú)法如同壁虎等生物一樣在壁面上彎曲爬行，以上這些都制約著攀爬機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用前景，成為了攀爬機(jī)器人領(lǐng)域亟待突破的技術(shù)問(wèn)題；具有代表性的攀爬機(jī)器人Lemur，雖然可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)不同壁面爬行功能，但也存在Lemur沒(méi)有腰部關(guān)節(jié)，難以實(shí)現(xiàn)壁面小半徑轉(zhuǎn)彎功能，以及Lemur整體結(jié)構(gòu)與控制相對(duì)復(fù)雜，制作工藝較難，不易于實(shí)現(xiàn)，造價(jià)昂貴的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。