美國國家航空暨太空總署(NASA)旗下的噴射推進實驗室(JPL)研發了一款長達四英尺的四輪原型車,旨在實現高速度和長距離的自動探索,目標為月球和火星。這款名為「極端斜坡地形導航探索車」(ERNEST)的機器人探測車,已在科羅拉多沙漠進行了現場測試。該探測車在 37 小時內成功行駛了 16 英里,僅需最少的人為幹預。JPL 的首席技術專家伊薩·內斯納斯(Issa Nesnas)表示:「這次測試幫助我們完善了移動硬件和自動駕駛軟件,以便在月球上應對各種極端距離及地形和光照條件。」
主動懸掛系統過去三十年,NASA 使用了一種稱為「搖臂懸掛系統」的機械設置,這是每一款火星探測車(從 Sojourner 到 Perseverance)的架構,能夠保持其車輪穩定。然而,這種系統存在一些問題。若將一輛被動探測車送上超過 15 度的鬆散沙坡,它可能會卡住、打滑,甚至有翻覆的風險。ERNEST 原型車引入了一種創新的主動懸掛系統,能夠自行管理重量分佈。該探測車配備了四個可轉向車輪和一個前置動力萬向節,能夠通過獨特的行走方式,如扭動行駛、輪行、攀爬障礙物,甚至側向駕駛來應對極端地形。
此外,內置的離合器機制使 ERNEST 能夠在需要高效且需求較低的駕駛時切換回被動模式,實現高效能的移動與節能的平衡。
ERNEST 原型車的技術創新將推動未來的太空探索
這款四英尺的原型車作為測試平台,旨在推進未來月球和火星任務的機器人自動化和極端地形移動能力。ERNEST 通過其增強的自主決策能力和獨特的能力,能夠將各自的網狀車輪抬起,越過當前火星探測車無法通過的障礙物,從而實現更高的速度和更長的行駛距離。最終,這些技術改進將為下一代探測車的設計提供參考,使其能夠探索以往無法到達的粗糙外星地貌。在最近的測試中,該車輛在七天的行駛中達到了每小時 0.6 英里(約 1 公里)的速度,這一速度明顯快於好奇號(Curiosity)和堅韌號(Perseverance)的自主導航速度。
JPL 行星科學家詹姆斯·基恩(James Keane)表示:「您可以用這輛車在月球或火星上進行一次科學公路旅行。」
為了應對崎嶇且未知的地形,ERNEST 利用強化學習技術進行了數千小時的虛擬模擬,模擬過程中虛擬探測車面對不可能的物理場景而受到懲罰,最終學會了最佳的攀爬、爬行和生存方式。隨後,該軟件直接加載到實物探測車上。工程師將其帶到沙漠的高温中放開,ERNEST 則處理了剩下的工作。團隊甚至讓探測車在黃昏和黎明的深邃陰影中行駛,以模擬未來宇航員和機器人將在月球南極面對的極端光照條件。
在這一成功的基礎上,一項新計劃將把 ERNEST 的主動懸掛控制與長距離智能導航相結合,使探測車能夠規劃路徑,決定何時攀爬可逾越的障礙,何時避開重大危險。這將有助於為未來任務做好準備,應對月球和火星上最崎嶇的地貌。

