2010 年 1 月 26 日，NASA 宣布放棄解救「勇氣號」。

由于車輪陷進軟土，在火星服役了六年的「勇氣號」轉為靜止觀測平臺。

盡管最初設計的工作壽命僅有 3 個月，但憑借自帶的除塵功能和太陽能帆板，「勇氣號」將自身服役時間延長了幾十倍。

但萬萬沒想到，逃過了電力不足，「勇氣號」卻抵不過火星軟土。

秉承著“在哪里跌倒，就要在哪里躺下。（站起來！）”的優良品質，NASA 科學家為火星車新增一項設計，能夠讓它在陷入軟土時進行自我解救，避免下陷。

該項研究現發表于《Science Robotics》。

在了解研究新設計之前，先了解一下是什么樣的地形讓「勇氣號」“無法自拔”。

據目前已勘測到的信息，火星是一個直徑為 6787 千米的寒冷荒蕪的星球。與地球一樣，火星也擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷，只不過，火星基本上是沙漠行星，沙丘、礫石遍布。

從氣象條件來看，火星上塵暴多發，容易有沙石堆積成沙丘。2015 年 12 月17日，「勇氣號」的同門「好奇號」就曾拍攝了一個高約 4 米的沙丘——“納米布沙丘”，風吹動沙粒到達沙丘迎風面，部分沙粒會從頂端滑落到背面，如此往復，形成了巨型沙丘。

看起來，火星如同荒漠一般，而包括「勇氣號」、「好奇號」在內的勘測器，就是在這樣的環境下開展工作。

也難怪「勇氣號」會深陷于軟土之中。

為了不重蹈「勇氣號」覆轍，NASA 科學家對載有探測器的火星車進行了改造，新增了一項能夠行走于沙土之上的設計，將機械腿和車輪進行結合。

由此，工作狀態變成了這樣。

不止為何，這項設計有點像.......“狗刨式”。

不信你看。

NASA 實驗室中的這一小模型的原型為“資源勘探者 15”（Resource Prospector 15，RP15），為了能夠適應火星和月球上遍布的松軟土壤，NASA 研究人員在 2015 年建造了這一陸上機械車重達 300 千克。

據介紹，新設計的機械車將常規的旋轉輪自旋運動與四個附件的抬升和橫掃運動相結合，具有輪式，腿式和爬行行為，能夠自如行走于松軟的沙石之中。

為了檢驗該設備在不同地形下的表現，佐治亞理工學院和 NASA JSC 達成合作，按比例縮小了 RP15（實驗替代品名為“Mini Rover”），并在干、濕兩種狀態下的地面進行試驗。

Mini Rover 表現如何？

研究指出，研究人員在機械車的旋轉動作中增加了腿式步態，即 RS（四足旋轉序列）步態，機器人的動力從輪式車輛改變為通過摩擦流體進行劃槳的運動。

這種步態能夠讓機械車攪拌沙石，周期性地將輪子陷進去的沙粒回流，從而達到松動效果，使其從陷入的沙坑中脫離。

在平地實驗中，研究人員將 Mini Rover 放置于布滿顆粒物的試驗臺中，讓其車輪旋轉 30s，然后再執行 RS 步態 60s，以此來進行測試。

結果顯示，Mini Rover 一開始便深陷于顆粒物之中，難以借輪子之力進行牽引。不過，在啟動 RS 步態之時，Mini Rover 將重新啟動其速度，并通過掃掠產生升力，將自身從深陷的顆粒物中推出。

在斜坡實驗中（坡度為 15），研究人員測試了RS 步態中的三個子系統——旋轉，提升和清掃。結果顯示，禁用這三個子系統中的任何一個都會降低斜坡的平均速度。

其中，禁用提升這一子系統對速度影響最大，車輪無法脫離于顆粒物將機械車抬起，降低了平均速度。另外，禁用車輪旋轉子系統會導致速度降低 20% 左右。

在潮濕地面的實驗中，研究人員將 50 公斤沙子和 0.9 升水混合，通過 RS步態對 Mini Rover 進行了拉桿試驗。

另外，為了驗證 Mini Rover 的實驗測試，研究人員還在RP15 進行了濕地實驗。值得說明的是，由于技術問題，研究人員僅使用了三個可操作掃腿執行器進行了 RP15 測試。

不僅如此，為了與 RP15 進行對比，在 Mini Rover 實驗中，研究人員禁用了 Mini Rover 的清掃子系統，一次，同時也作為檢驗提升和車輪旋轉動作是否仍然有效。

實驗結果顯示，在這種不同的流變性中，RS 步態仍然增加了 Mini Rover 的牽引桿拉力。同時，對于不同地形的變化甚至組件故障都具有較強的魯棒性。

至于 RP15，其爬行步態比傳統的輪式機車創造了更明顯的拉桿優勢。也就是說，即使是在潮濕地面上，RP15也能夠行走自如。

實驗 pass，可以上天了？

不難得知，無論是Mini Rover，還是 RP15，在車輪進行改造之后，通過步態的改變，增加了拉桿牽引力，使其能夠在不同條件的地面中實現有效行動。

不過，盡管二者在實驗室的靜態條件下有著良好表現，但在行星環境中，可能存在粘性較高，土質較為松軟的地面，這與實驗室提供的干、濕地面環境存在區別。

另外，在實驗環境中，重力能夠幫助沙堆崩塌，在濕地環境還有利于沙土堆積，與完全無重力加持的行星環境不同，這也是需要作為考量的因素。

總體來看，新改進的 RP15要想登上太空，仍有一些發展空間。

但從另一個角度看，RP15離上天，又近了一步。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的来自狗刨的设计灵感：让人类的火星车活过来了的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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