使用跳跃式腿足机器人探索火星熔岩管：一项概念研究

近年来，机器人探索在行星探索中变得愈发重要。一个尤其引人关注的探索区域是火星熔岩管，其具有若干引人兴趣的独特特征。首先，据理论推测，它们含有更易获取的资源，例如火星原位利用所需的水冰。其次，较大尺寸的熔岩管可为未来可能的人类火星任务提供辐射与撞击防护。第三，熔岩管可能提供一处受保护且保存完好的、窥探火星地质及可能的生物过去的窗口。然而，由于这些熔岩管极其庞大、几何结构复杂、地形不平、斜坡陡峭、存在坍塌段、显著障碍以及不稳定表面，对其探索构成了重大挑战。此类挑战可能阻碍传统的轮式漫游车探索。为克服这些挑战，腿足机器人尤其是跳跃系统已被提出作为潜在解决方案。跳跃式腿足机器人利用腿部进行行走与跳跃。与轮式或履带式系统相比，这使其能更轻松地穿越不平地形与陡峭斜坡。在火星熔岩管探索背景下，跳跃式腿足机器人因其能够跃过巨石、裂隙与障碍，以及下探和攀爬陡坡而尤为有用。这将使它们能够探索并绘制此类洞穴地图，并可能从原本无法到达的区域采集样本。本文给出了专为太空探索设计的最先进腿足机器人的规格、设计、能力及可能的任务剖面。此外，本文还介绍了挪威科学技术大学正在开发的一款用于火星熔岩管探索的新型跳跃式腿足机器人的设计、能力及可能的任务剖面。