行星漫游车以后要长腿了?科学家研究出漫游车行走新步法
来源:    点击:   发布时间:2019-05-21 08:31

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来源:NASA

无论漫游车被设计去探索什么样的世界,科学家们都倾向于将其设计成小型汽车的模样,装备有固定在轴上的旋转轮子,但这种设计可能会很容易让漫游车陷入困境,就像“勇气号”当年在火星上一样。

这就是为什么工程师们正在探索可以让漫游车在月球、火星或其他行星上移动的新方法。亚特兰大佐治亚理工学院的Daniel Goldman实验室就是正在研究这种新方法的一个团队,在3月份于波士顿举行的美国物理学会会议上,他们展示了最近关于机器人运动的实验。研究人员正在防止未来的漫游车遭遇与“机遇号”的孪生兄弟“勇气号”相同的命运(勇气号因为卡在了沙坑中而与地球失联)。

“你可以看到,这个轮子不停地旋转、划动和扫动,但无论它做什么,它都不能自己走出来,”乔治亚理工学院(Georgia Tech)本科生席特哈尔特·施里瓦斯塔瓦(Siddharth Shrivastava)在会上的新闻发布会中谈到勇气号“遇难”时说。

类似的问题可能也会在月球上出现,尤其是在科学家发现水冰的月球两极附近。对于希望在月球上获取饮用水或火箭燃料的太空旅行者来说,月球两极是一个很有吸引力的目标,但月球两极表面的尘埃和岩石似乎没有阿波罗登月计划着陆地点附近那么坚固,这可能意味着寻找水源的漫游车会像勇气号一样被困住。

因此,该团队为一部拟议中的月球资源勘探车测试了多种新的移动方法,其中包括一种让探测车能够抬起每条腿、像人走路一样向前摆动的方法。施里瓦斯塔瓦说:“当它遇到危险的地貌时,它就可以启动这种行走模式,同时还有轮式运动,像划船一样划过去。”科学家们在一个可以倾斜的试验台上用一个漫游车模型进行实验,让他们能够分析所有相关的因素。

施里瓦斯塔瓦说:“探测车会滚动,在最糟糕的情况下,它会卡住,卡住之后,除了轮子会继续转动,探测车还会增加这种腿的运动,这种步态运行得很好,它与探测车所陷的深度无关。”也就是说,轮式漫游车不会被淘汰:研究小组发现,旋转的车轮和步行运动的结合比单纯的步行运动更有效。

在更倾斜的斜坡上,漫游车可能会变得不稳定并翻倒。研究小组发现,在这些情况下,行走运动和旋转车轮式运动的结合也能帮助漫游车安全移动。这两种运动会使探测车的前轮和后轮之间形成土堆,这些土堆会使探测车的前轮在斜坡上有更大的牵引力,使其将自己向前拉。

然而,这种行动方式是要付出代价的:漫游车也正在改变它所探索的环境。施里瓦斯塔瓦说:“从本质上讲,你是在有意地进行地形改造,以方便漫游车行走。这与勇气号和之前的漫游车所做的完全相反,之前的漫游车都有意地不去改变自己所处的地形。”

尽管它们有异地风情的愿望,但测试的漫游车都会在一个大箱中练习它们的行走方式,这个大箱往往包含替代月球或火星风化层的物质:大桶大桶的罂粟种子,研究小组说,罂粟籽的大小非常合适的,而且有着不规则的结构,是模仿地外行星风化层的绝佳材料,而且它比其他的选择更安全,因为其他材料可能会进入空气并损坏漫游车。

在新闻发布会上,实验室的博士生Andras Karsai说:“这些罂粟种子很容易碎,普通的石英砂如果卡在精密机器人的精密齿轮之间,那就会划伤机器并造成损坏,而罂粟籽则要软得多……通常它们都会被压碎成细小的粉末。”