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机器人

火星探测车如何在没有驾驶员的情况下行驶?

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一辆火星探测车在火星表面崎岖的红色地形上行驶,没有人类驾驶员,完全由车载摄像头和软件引导
火星探测车自己驾驶是因为来自地球的信号单程最多需要24分钟。人类来不及对障碍物做出反应。

火星上有机器人在行驶。火星探测车是在另一颗星球表面移动的机器人探险家,研究岩石、拍照,帮助科学家学习。而且没有驾驶员坐在方向盘后面,也没有宇航员在附近用遥控器控制。

那么火星探测车是如何行驶的呢?答案涉及太空、摄像头、车轮、规划和很多耐心。

火星非常遥远

火星距地球数百万英里。因此,地球和火星之间的信息传递需要时间。尽管无线电信号传播速度极快,但并不是即时的。根据地球和火星在各自轨道上的位置,一条信息到达火星可能需要几到二十多分钟。

这意味着科学家不能像开电子游戏车一样驾驶火星探测车。如果探测车开始向一块岩石滚去,地球上的工程师无法立即按下按钮停止它——等命令到达时,探测车可能已经出问题了。

探测车接收指令

火星探测车通常不会自己醒来随机决定去哪里。地球上的科学家和工程师团队研究来自探测车的图像和数据,观察地形并选择有趣的目标——比如岩石、土壤、山丘或平坦的路径。

然后他们向探测车发送一组指令,可能告诉它开向某个位置、拍照、检查一块岩石或使用科学工具。但因为时间延迟,探测车也需要有一些自主决策的能力。

摄像头是探测车的眼睛

火星探测车用摄像头看周围的世界。有些摄像头向前看以帮助规划路径,有些向下看地面,有些拍摄宽阔的景观图,其他的帮助科学家仔细研究岩石。

探测车可以用摄像头图像检测障碍物,比如大岩石、陡坡、洞穴或崎岖地面。这很重要,因为火星不是平坦的停车场——它有尘土、石块、山脊、陨石坑和不平坦的地形。探测车必须小心移动以避免卡住或损坏。

为另一颗星球设计的车轮

火星探测车的车轮是为崎岖地面设计的,需要能翻越岩石、应对尘土,并在极寒温度和没有修理站的恶劣环境中支撑探测车的重量。

如果你的自行车爆胎,有人可以修。如果火星探测车的轮子损坏,工程师必须从地球上想出解决办法。这就是为什么探测车行驶缓慢而谨慎——速度不是目标,探索才是。

探测车可以自行避开一些麻烦

火星探测车可以使用自主导航,即机器人能自行处理一些任务。工程师可能告诉探测车开向某个点,在移动过程中,探测车用摄像头检查障碍物,如果看到危险的岩石或斜坡,可以调整路径或停下来。

探测车不是像人类一样在思考,它在遵循精心设计的计算机指令,这些指令会问:这条路安全吗?有障碍物吗?我能绕过去吗?我应该停下来等待更多指令吗?

核心思想

火星探测车在没有驾驶员的情况下行驶,依靠地球发来的指令、看地形的摄像头、为崎岖地面设计的车轮,以及帮助它避开危险的软件。它们不能像遥控车一样被驾驶,因为火星太遥远了。

每一次车轮转动都是更大使命的一部分:探索人类尚未踏足的星球。

关于作者

Noah Lopez

student volunteer

Noah is a student volunteer who helps run our robotics sessions and supports students building their first robot.

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