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06-18
雷锋网注：图为“灵”。
2017年1月26日，NASA宣布放弃对“精神”号的营救。
在火星上服役了六年的“勇气”号火星车，由于轮子卡在松软的土壤中，被改装成了固定观测平台。
虽然最初设计的工作寿命只有三个月，但“精神”凭借自身的除尘功能和太阳能电池板，使其使用寿命延长了数十倍。
但万万没想到，尽管摆脱了电力短缺，“精神”号却无法承受火星松软的土壤。
正如秉承所说：“在哪里跌倒，就在哪里躺下。
（站起来！）”。
美国宇航局科学家为火星探测器增加了一项新设计，可以在落入松软土壤时进行自我救援并避免下沉。
该研究现已发表于《Science Robotics》。
火星，一个“灵”被困住的地方。
在了解新设计之前，我们先来了解一下什么样的地形让“精灵”号“无法自拔”。
雷锋网注：“好奇号”火星车拍摄的火星表面图片。
根据目前勘察的资料显示，火星是一颗寒冷荒凉的行星，直径为一公里。
和地球一样，火星也有各种各样的地形，包括山脉、平原和峡谷。
然而，火星基本上是一个沙漠星球，到处都是沙丘和砾石。
雷锋网注：图为“纳米布沙丘”。
从气象条件来看，火星上沙尘暴很常见，沙石很容易堆积成沙丘。
2017年12月17日，勇气号的伴侣好奇号拍摄到了一座约4米高的沙丘——“纳米布沙丘”。
风把沙粒吹到沙丘的迎风面，有的沙粒会从顶部滑落到后面，如此循环往复，形成一个巨大的沙丘。
看起来火星就像一片沙漠，包括“勇气号”和“好奇号”在内的探测者就是在这样的环境中工作的。
难怪精灵会陷入软土之中。
为了不重蹈“精神号”的覆辙，美国宇航局科学家对搭载探测器的火星车进行了改造，增加了可以在沙子上行走的设计，将机械腿和轮子结合起来。
结果，工作状态就变成了这样。
不仅为什么，这个设计有点像……“狗桨式”。
如果您不相信，请看一下。
NASA实验室中这个小型模型的原型是Resource Prospector 15（RP15）。
为了适应火星和月球上发现的松软土壤，NASA研究人员在2016年建造了这台陆地机器，汽车重达公斤。
据介绍，新设计的机械车将旋转轮的传统旋转运动与四个附件的升降和扫掠运动结合在一起。
它具有轮、腿和爬行行为，能在松软的沙石中自由行走。
为了测试该设备在不同地形下的性能，佐治亚理工学院和 NASA JSC 合作缩小了 RP15（实验性替代品称为“迷你漫游车”），并在干燥和潮湿条件下进行地面测试。
迷你漫游者的表现如何？研究指出，研究人员在机器人车辆的旋转动作中添加了腿式步态，即RS（四足旋转序列）步态，其中机器人的动力通过摩擦流体从轮式车辆转变为划桨运动。
这种步态可以让机械车搅动沙子和碎石，并周期性地将车轮困住的沙子再循环，从而使沙子松动，使其从被困的沙坑中逃脱。
在平地实验中，研究人员将Mini Rover放在充满颗粒的试验台上，让其轮子旋转30秒，然后进行RS步态60秒。
结果显示，Mini Rover 从一开始就陷入了颗粒物的泥潭，使其难以利用车轮的动力进行牵引。
然而，在启动 RS 步态后，迷你漫游者将重新开始其速度并通过扫掠产生升力，将自己推出捕获的粒子。
在斜坡实验（坡度 15）中，研究人员测试了 RS 步态的三个子系统——旋转、举起和扫掠。
结果表明，禁用这三个子系统中的任何一个都会降低斜坡的平均速度。
其中，禁用升降子系统对速度影响最大。
轮子无法与颗粒分离并举起机械车辆，从而降低了平均速度。
此外，禁用车轮旋转子系统会导致速度降低约 20%。
在潮湿地面的实验中，研究人员将50公斤沙子和0.9升水混合，通过RS步态对Mini Rover进行拉杆测试。
此外，为了验证Mini Rover的实验测试，研究人员还在RP15上进行了湿地实验。
值得说明的是，由于技术问题，研究人员仅使用三个可操作的扫腿执行器进行了 RP15 测试。
不仅如此，为了与RP15进行比较，在Mini Rover实验中，研究人员将Mini Rover的扫地子系统禁用了一次，也是为了测试升降和车轮旋转动作是否仍然有效。
实验结果表明，在这种不同的流变条件下，RS 步态仍然增加了 Mini Rover 的牵引杆拉力。
同时，它对不同地形的变化甚至组件故障具有很强的鲁棒性。
至于RP15，其爬行步态创造了比传统轮式摩托车更明显的拉杆优势。
也就是说，RP15即使在潮湿的地面上也能自由行走。
通过实验，你能上天堂吗？不难知道，无论是Mini Rover还是RP15，经过车轮改装后，通过步态的改变增加牵引杆牵引力，使其能够在不同地面条件下实现有效动作。
然而，虽然两者在实验室静态条件下都表现良好，但在行星环境中，可能存在粘度更高、土壤更软的地面，这与实验室提供的干湿地面环境不同。
此外，在实验环境中，重力有利于沙堆的塌陷，在湿地环境中也有利于沙土的堆积。
与完全没有重力的行星环境不同，这也是需要考虑的因素。
总体来说，新改进的RP15如果想要进入太空，还是有一定的发展空间的。
但从另一个角度来看，RP15离天堂又近了一步。
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