“迷你漫游者”搭载了可以旋转的轮子，也可以“摆动”和抬起的多功能附件，它是按照美国宇航局(NASA)的一款新型漫游者设计制作的，在实验室中用于开发和测试复杂的运动技术，这些技术足够强大，可以帮助它爬上由颗粒材料构成的山丘，这里是普通的沙滩沙子。图片来源:克里斯托弗·摩尔，乔治亚理工学院

　　一种由美国陆军资助开发的新型机器人带有可提升的轮式附件，它具有足够强大的复杂运动技术，使其能够爬上覆盖着沙子的山丘，避免被卡住。该机器人使美国宇航局对潜在的行星或月球的勘测感兴趣。

　　佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的研究人员将这种被称为“迷你漫游者”(Mini Rover)的机器人采用了一种结合了划桨、行走和车轮旋转运动的设计，从而爬上了一个斜坡。漫游者的行为是用一种被称为terraddynamics的物理学分支来建模的。

　　这款名为“迷你漫游者”(Mini Rover)的机器人通过结合划水、行走和车轮旋转的设计来爬上斜坡。这张特写图片显示了迷你漫游者的一个附件。腿可以上下移动，轮子可以左右移动，通过松散的颗粒表面。图片来源:克里斯托弗·摩尔，乔治亚理工学院

　　《科学机器人》杂志以封面文章的形式发表了这项研究。美国陆军研究办公室是美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室和NASA的组成部分，通过国家机器人计划资助了这项研究。

　　ARO的项目经理塞缪尔·斯坦顿博士说:“这项基础研究揭示了在复杂地形下运动的令人兴奋的新方法。”“这可能导致平台能够在轮式和腿式运动模式之间智能过渡，以保持高操作节奏。”

　　根据科学家的说法，当沙子等松散的物质流动时，会给机器人在其中移动带来问题。

　　“这个漫游者有足够的自由度，它可以很有效地摆脱堵塞，”丹·戈德曼说，他是佐治亚理工学院物理学院的邓恩家族教授。“通过从前轮雪崩的材料，它为后轮创造了一个局部的流体山，不像真正的斜坡那么陡峭。漫游者总是自我生成和自我组织为自己建造一座好山。”

　　美国国家航空航天局(NASA)约翰逊航天中心(Johnson Space Center)制造的一个机器人开创了旋转轮子、用轮子扫过表面、在必要时举起每个带轮子的附件的能力，从而产生了广泛的潜在运动。佐治亚理工学院的研究人员利用内部的3d打印机与约翰逊航天中心合作，在一个由12个不同的发动机驱动的四轮附件缩小的飞行器上重新创造了这些能力。

　　佐治亚理工学院乔治·w·伍德拉夫机械工程学院的一名本科生Siddharth Shrivastava说:“漫游者是用模块化的机电结构、商用部件和少量部件开发的。”“这使我们的团队能够将机器人作为一个强大的实验室工具，专注于探索创造性和有趣的实验，而不用担心损坏月球车、服务停机或达到性能限制。”

　　月球车的大范围运动让研究团队有机会测试许多变化，这些变化是用颗粒拖曳力测量和改进的阻力理论研究的。该团队从NASA RP15机器人探索的步态开始，并试验了无法在全尺寸漫游者上测试的移动方案。

　　研究人员还在设计用来模拟行星和月球丘陵的斜坡上测试了他们的实验步态，使用了一种称为SCATTER(系统创建任意地形和测试探索机器人)的流化床系统，该系统可以倾斜来评估控制颗粒基质的作用。

　　在实验中，新的步态使探测车能够爬上一个陡峭的斜坡，前轮搅动颗粒状物质——实验室测试用的罂粟籽——并将它们推回到后轮。后轮左右摆动，升起和旋转，形成一种像在水中划水的动作。被推到后轮上的材料有效地改变了后轮必须爬坡的角度，让漫游者能够稳定地爬坡，这可能会让一个简单的轮式机器人停下来。

　　迷你漫游者穿过一层罂粟种子，这种设计是为了模拟在颗粒状表面的移动。这个机器人被用来测试复杂的运动技术，这种技术足够强大，可以帮助它爬上覆盖着这种颗粒物质的行星或月球山丘。资料来源:高盛实验室，佐治亚理工学院

　　“在我们之前以动物为模型，对纯腿机器人进行的研究中，我们发现了一个秘密，那就是不要把事情弄得一团糟，”戈德曼说。“如果你最终把大多数机器人弄得太乱，你最终只能划水和挖掘颗粒材料。如果你想要快速运动，我们发现你应该通过调整运动参数来尽量保持材料的坚固性。”

　　但事实证明，简单的运动对火星漫游者来说是有问题的，因为火星漫游者被颗粒状物质卡住了。戈德曼说，这项步态发现可能会帮助未来的漫游者避免这种命运。

　　戈德曼说:“如果使用得当，这种举升、转轮和划水的组合，可以提供一种即使速度较慢也能保持一些前进的能力。”“通过我们的实验室实验，我们已经展示了可以提高行星探索的可靠性的原则，甚至在我们自己的星球上具有挑战性的表面。”

　　研究人员希望接下来将这种不同寻常的步态扩大到更大的机器人，并探索将机器人和它们的局部环境一起研究的想法。

　　虽然迷你月球车是为了研究月球和行星探索而设计的，但它的经验教训也可以应用于陆军感兴趣的地面运动领域。

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