用于火星极端环境探索的SphereX机器人制导、导航与控制（GNC）

轮式地面机器人探索洞穴、熔岩管和天窗等极端环境受到限制。能够利用跳跃、飞行或滚动等非传统机动方式的小型机器人可以克服这些限制。多个机器人作为团队运行比单个大型机器人具有显著优势，因为它们不易出现单点故障，能够实现分布式指挥控制并并行执行任务。这些机器人可以补充大型巡视器和着陆器，帮助探索难以到达的地点、获取样本并规划未来的探索任务。我们的机器人SphereX质量为3公斤，呈球形，包含相当于当前智能手机的计算机。它们搭载一系列制导、导航与控制传感器及电子设备。SphereX留有1公斤科学有效载荷的空间，包括用于样本返回。我们在该领域的工作认识到需要微型化化学机动系统来提供动力和推进。我们的研究探索了微型火箭的使用，包括固体火箭、双组元推进剂（包括RP1/过氧化氢和聚氨酯/高氯酸铵）。这些推进选项在火星上提供最长10分钟的飞行时间。飞行，尤其是悬停消耗大量燃料；因此，我们一直在开发执行弹道跳跃的机器人，使机器人能够高效地长距离移动。正在开发技术以实现弹道跳跃过程中的中途修正。使用多个摄像机，可以从运动模糊中重建图像场景。因此，我们的方法是使机器人在弹道跳跃时进行照片制图。相同图像也将用于导航和路径规划。使用我们提出的设计方法，我们正在开发使用小型机器人网络进行行星体表面探索的低成本方法。