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「火星狗」將幫助人類探索火星上的洞穴

狗要去火星探險?那將是只聰明的機器狗。

目前,科學家們正在給四條腿、模仿動物的機器人配備人工智慧(AI)和一系列感測設備,以幫助機器人可以自主導航去探索火星上危險的地形和地下洞穴。

在12月14日舉行的美國地球物理聯盟(AGU)年會上,美國宇航局/噴氣推進實驗室(JPL Caltech)的研究人員在會上介紹了他們的「火星狗」,它可以像精神號、機遇號、好奇號和最近發射的毅力號等標誌性輪式火星探測車一樣機動。AGU的科學家們說,這種新型機器人具備超強的敏捷性和彈性,並與感測器相結合,使它們能夠避開障礙物,在多條路徑之間進行選擇,並為基地的操作人員構建地下隧道和洞穴的虛擬地圖。

傳統的火星探測器大多局限於較平坦的表面,但許多科學上有趣的火星區域,只能通過穿越非常崎嶇的地形或下降到地下才能到達。步行機器人「火星狗」就非常適合這種挑戰 —— 即使它們摔倒了,它們也能重新爬起來。

「傾覆並不意味著任務的失敗,」科學家們在演示中說。「通過使用恢復演算法,機器人可以在多次摔倒後自我糾正。」

未來,「火星狗」的重量大約是目前火星漫遊車的12倍,而且速度會更快。目前在測試中,火星狗可以達到每小時3英里(5公里/小時)的正常行走速度。研究人員稱,這個數據看似不快,其實「好奇號」探測器是以0.09英里/小時(0.14公里/小時)的速度在火星表面行駛。

美國國家航空航天局(NASA)稱,在火星上,洞穴可能會為未來人類的殖民地提供庇護,為抵禦致命的紫外線輻射、極端寒冷和強烈的沙塵暴提供天然保護。這些火星上的沙塵暴可以持續數周,有時大到足以被地球上的望遠鏡觀測到。AGU的研究人員說,洞穴可能還藏有來自遙遠過去火星生命的證據,甚至為生活在地下深處的有機體提供了目前的家園。這種有腿的機器人能夠在岩石周圍行走,能夠將自己降低到洞穴中並選擇一條路徑,同時還能收集測量數據並繪製出「所見」的地圖,這將為科學家發現地球以外生命跡象提供新的機會。

這隻被稱為「Au-Spot」的火星狗,是機器人公司波士頓動力(Boston Dynamics)研發的四足機械探測器「Spot」的改良版。協同地下自主彈性機器人(CoSTAR)團隊中的60多名科學家和工程師為「Au-Spot」配備了網路感測器和軟體,幫助它安全、自主地掃描、導航和繪製環境地圖。

Au-Spot處理來自激光雷達(使用激光脈衝的遙感)、視覺、熱和運動感測器的輸入,以創建3D地圖。「火星狗」還使用人工智慧來學習應該避開哪些障礙物,並識別可能具有科學價值的物體,而通訊模塊允許機器人在探測地下時將數據傳輸到地表。

聯合研發團隊的成員正在一系列障礙賽道上測試Au-Spot,在隧道和走廊、樓梯和坡道以及模擬火星地貌的戶外地點(如北加州的熔岩管)等。這些演示表明,不受束縛的機器人可以在巨石叢生的地形自主上導航,並繪製深洞穴的地圖。

最後,科學家們表示:「有朝一日,這些行為可能會使革命性的科學任務能夠在火星表面和地下順利開展,從而突破NASA探索傳統上無法到達的地點的能力界限。」

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