机器人技术工程师正在为自动外星探测器创造新的设计,这些探测器能够将他们的轮式“脚”滚动,踩踏并磨损成28度的陡峭沙堆。并不是说目标是在其他星球上捕获最陡的沙丘。软土是美国宇航局的灵魂探测器的一个问题,它在火星上运行了五年,然后被困在这样一个表面。
美国佐治亚理工学院的学生Siddharth Shrivastava表示,“它无法解脱自己”,他指出,这最终导致车辆死亡,距离它的双胞胎机遇号近十年,已经屈服于火星天气。
而且不仅仅是火星,沙子和其他柔软的表面会造成致命的陷阱。Shrivastava说,类似的问题可能会在未来的月球任务中遇到,尤其是因为一些最具地质意义和潜在资源丰富的地区位于月球的南极附近,那里的地震远没有美国宇航局阿波罗任务所遇到的那么整齐。
“任何前往该地区的流浪者都可能遇到与Spirit相同的问题,”他说。
任何曾经试图通过松散的沙子为自行车提供动力的人都知道,这不是一种有利于轮式车辆的媒介。我们需要的是能够捡起你的脚并走路,而不是仅仅试图旋转你的车轮直到你到达更加坚固的地形。
Shrivastava 上周在美国马萨诸塞州波士顿召开的美国物理学会会议上表示,同样的原则适用于流浪者。
为了测试如何最好地解决这个问题,他建造了一个2.1公斤的缩小版漫游机NASA正在考虑其现在被遗弃的月球资源勘探者任务 - 这个设计中漫游车有能力独立抬起每条腿和在他称之为铲起或划动的动作中将其轮子侧向旋转 - 尽管在人类中它可能更像是磨损你的脚。
他说:“如果它遇到危险的媒介,我们提出的漫游车可以启动行走模式。”
在最基本的步态中,漫游者一次一个地抬起轮式腿,同时使用其他人向前推。
Shrivastava说,它看起来很尴尬,但它允许漫游车以接近正常行驶速度的方式穿过软质表面。
它还为漫游者提供了比通过试图向前推进而获得的推进力更大的推进力。
“如果你开始腿部运动,你的推进力几乎是轮子的两倍,”他说。
但那只是一个开始。
Shrivastava在陡坡罂粟种子上测试了他的模型漫游车,选择的部分原因是它们不会产生对研究人员造成健康风险的细颗粒,部分原因是它们足够柔软,如果它们进入机器人的齿轮就不会造成损坏。
这样做,他发现有可能设计出一种更强大的运动模式,允许漫游车在松散的表面上行驶至陡峭的大约28度 - 他说,比任何过去的火星都能够陡峭得多爬。
它的工作原理部分是使用前轮挖掘前方的斜坡。这将沙子......或罂粟种子向后推向后轮,这种效果可以通过让前轮升起并重新植入行走状态来放大。
然后,通过旋转和扫掠的组合,后轮将这种松散的材料推回到流动站后面,产生一个现在可以推开的土堆。
Shrivastava将这一过程称为“颗粒状传送带”或“通过控制雪崩进行地形改造” - 这是一种技术性的口述,描述了以前从未尝试过的东西。
他的同事,佐治亚理工学院的Andras Karsai说,实际上,火星车在它试图攀爬的斜坡上雕刻出一个局部平台,比斜坡本身陡峭大约八或九度。
他说,这使得“地形变得一团糟”,但是它允许一个通常可以爬上大约20度斜坡的火星车向上陡峭的路面,否则它就会没有希望。
“它使用[这个]将当地斜坡降低到大约20度并成功攀爬,”他说,无论是最终部署在月球,火星还是世界之外,它都是一个有用的进步。