穿越火星沙地有困难吗？蜥蜴机器人或许能帮上忙

火星探测车通常都有轮子，这使它们能够穿越这颗红色星球上一些具有挑战性的地形。然而，最终，它们的系统开始磨损，其中一个轮子卡住了。2009年的“Free Spirit”运动是最广为人知的案例。不幸的是，这次行动没有成功，现在，15年过去了，“勇气”号仍然停留在它最后的安息之地。如果美国宇航局采用了南京航空航天大学运动生物灵感与智能机器人实验室陈光明和他的同事们开发的一种新的机器人模式，情况可能会有所不同。他们设计了一种以沙漠蜥蜴为基础的机器人，有适应性强的脚和灵活的“脊柱”，根据他们的计算，这将非常适合穿越火星的风化层。

计划穿越崎岖地形并不局限于被困住的漫游者。“好奇号”和“毅力号”也许是火星上最著名的两个正在运行的漫游车，它们目前花了很多时间试图避开可能被困住的区域。这限制了它们从这些区域获取任何数据的能力，可能会错过一些非常酷的岩石，比如，好奇号最近在火星上首次发现的纯硫。

另一方面，受蜥蜴启发的机器人在穿越这样的地形时不会有任何困难。与穿越不同类型的地形（如岩石）相比，它还有一些优势。大多数漫游者没有足够的腿部提升力来越过中等大小的岩石，而有腿的机器人可以，尤其是有可调节“脚趾”的机器人，它可以比典型的有腿机器人更紧紧地抓住岩石。

机器人本身的设计相对简单 —— 它有四只“脚”，由一个看起来像沙漠蜥蜴的底盘相互抵消。它甚至还有一条尾巴来平衡。每只脚都有三个由弹簧驱动的“脚趾”。它们也有一个伺服脚踝关节和轴承旋转控制。这种组合使蜥蜴机器人能够有效地四肢行走，并调整每条腿以最好地适应它“行走”的表面。

作者对不同类型的地形进行了一系列运动学计算，以帮助理解机器人将如何与每个表面进行交互。当设计人员试图找到移动特定机器人零件的最佳方式时，运动学计算通常用于机器人技术。在这种情况下，考虑到可变部件的数量，计算相对详细。然而，仅使用机载计算就可以实现控制算法，如果架构被用于太空，则可以实现一些基本的自主地形导航。

构建一个实际的原型将是研究导航算法的好方法，而这正是研究人员所做的。他们3D打印了底盘和脚的许多部件，在头部和尾部嵌入了一些电池和控制器，并开始在模拟火星测试地形上测试原型。

他们测试了从抓住松散的风化层到爬过小岩石的所有东西，他们的算法似乎在处理试验台相对简单的地形时有效。然而，机器人的实际运动速度比最初模拟的要慢，主要是由于平衡弹簧和脊柱运动的技术困难。

尽管在物理测试过程中出现了任何问题，但这个新的机器人迭代是朝着正确方向迈出的一步，因为这个实验室多年来一直在设计类似的系统。他们还计划继续开发另一个版本，包括安装连续电源和完全实现自主导航算法。他们的研究由江苏省和中国科技部共同资助，因此，至少在可预见的未来，这项研究似乎将继续获得支持。