一种用于地外洞穴探测的弹簧推进极端环境机器人

月球和火星上的坑洞是尚未被探测的引人入胜的地质构造。这些地质构造可免受剧烈的昼夜温度变化、电离辐射和陨石撞击的影响。有人提出这些地下构造非常适合作为人类前哨站。一些理论推测火星坑洞中可能藏有过去生命的遗迹。遗憾的是，由于其坍塌的顶部或“天窗”入口，这些地质构造对传统轮式漫游车和着陆器系统而言难以进入。本文提出了一种利用弹簧推进极端环境机器人（SPEER）探测这些坑洞的新型低成本方法。SPEER 由一个发射系统组成，该系统将一次性球形微型机器人抛射穿过天窗进入坑洞。这些微型机器人成本低廉，由铝 Al-6061 一次性球壳构成，配备一组改装的商业现货（COTS）传感器以及用于软着陆的固体火箭发动机。通过将大部分控制权限转移至发射器，微型机器人变得非常简单、轻量且低成本。我们提出了一种可使用商用组件在现今构建、成本低于 500 美元的微型机器人初步设计。微型机器人总质量为 1 kg，其中超过 750 g 可用于科学仪器。本文介绍了这些微型机器人的设计、动力学与控制以及操作。随后通过对已知月球静海坑洞的探测模拟，对 SPEER 系统进行了初步可行性研究。