Science Robotics 封面论文：欧盟资助开展多机器人协作探索外星熔岩洞穴勘探

探测地球附近行星体表面的熔岩洞穴对于科学研究和太空探索具有重要意义。这些洞穴提供抵御辐射和小陨石的天然屏蔽，使其非常适合保存外生物特征和保护人造设施。使用机器人团队是探索外星熔岩洞穴的最安全、最具成本效益的方式。尽管该方法已在地球上的类似场景中得到证明，但其对空间条件的适应需要进一步研究。

这里定义了一个熔岩洞穴勘探任务概念，包括四个任务阶段，由配备所需硬件和软件的三个机器人组成的异构团队执行。这一任务概念在相关场景中得到了验证，即兰萨罗特岛（西班牙）的一个熔岩洞穴，机器人团队能够构建周围区域和入口的三维模型，通过垂降引入侦察车并探索洞穴的内部。获得的结果证明了拟议的任务概念的可行性，包括三辆下一代行星探测漫游车，它们经过协调以获得有关熔岩洞穴外部和内部形态的有意义的信息。

异构机器人团队由三个机器人组成：SherpaTT 、Coyote III 和月球移动仪器（LUVMI-X）。SherpaTT 进行了地表勘探并支持系留作。Coyote III 提供了地下探索能力，并能够从天窗垂降到熔岩管中。最后，LUVMI-X 探索了地表，并配备了有效载荷发射器来分析天窗。

图 1B 显示了机器人的各种功能。首先，SherpaTT 是一款混合轮腿漫游车，具有可变占地面积和全阿克曼转向系统，装备齐全后重 ~210 公斤。火星车扩展了一个外部航空电子设备盒，用于使用具有代表性的太空电子元件提供自主导航和测绘能力。SherpaTT 具有具有六个自由度（DoF）的机器人机械手。在地球重力下，25 公斤的最大有效载荷受到球形腕关节的限制。其机械特性使其适合携带和部署所需的有效载荷，以及在绳降作期间充当移动锚。

参与此次任务的第二辆火星车是土狼 III 。它是一款小型火星车，重量轻（~20 公斤）且机动性高，适合速降和探索狭窄的熔岩管。它具有四个轮子的滑移转向运动和后轮轴的被动关节，这提高了系统在地形不规则处的稳定性。Coyote III 还配备了探地雷达（GPR），能够探索地下寻找熔岩管。为了执行速降，设计了系绳管理和对接系统（TMDS），其中包括连接 SherpaTT 和 Coyote III 的系绳。系绳在 TMDS 内部的驱动线轴上滚动，以控制缠绕（和放卷）速度。除了用作将 Coyote III 从天窗上垂降的绳索外，系绳还将电力和数据从 SherpaTT 传输到 TMDS 以指挥其执行器。此外，该链接可用于为熔岩管内的土狼 III 提供能量，并在漫游车之间进行通信。

最后，LUVMI-X 是一种轻质且具有成本效益的漫游车，旨在研究月球挥发物的资源潜力。它可以与 SherpaTT 合作进行自主导航和测绘，以探索天窗周围的区域。LUVMI-X 设计使火星车能够根据任务的科学性质携带一组可配置的有效载荷。在这次任务中，LUVMI-X 配备了一个传感有效载荷立方体和一个发射器，用于将有效载荷弹射到天窗中。

与类似方法相比，这个概念有两个主要优点。首先，生成了系留下降前表面和高度倾斜区域的详细表示。这确保了只尝试可行穿越的区域，并且可以降低受控下降期间自主导航的复杂性。这些信息可能变得至关重要，因为系留系统的运动范围受到其附着点和重力矢量的限制。第二个优点是探洞车可以释放其对系绳、通信和供电系统的附件，从而可以更灵活地进行洞穴内部的导航。

文章来源：CAAI认知系统与信息处理专委会

如需咨询商务合作、宣传推广、转载开白等事宜，请联系：18355423366 (微信同号)对接。

END