瑞士机器人将组团执行太空任务(视频)

机器人研究人员菲利普·阿姆(Philip Arm)在苏黎世实验室操作机器人多比。swissinfo.ch / Michele Andina

瑞士的一个科研小组建议，在未来的月球或火星任务中使用小型机器人团队，而不再用重型漫游车。这样做的好处是：如果其中一个机器人出现故障，它的“同伴”可以接替它，按原计划继续执行任务。我们参观了一个位于苏黎世的实验室。

它趴在地上，就像一只懒狗。只有在机器人研究人员菲利普·阿姆(Philip Arm)按下遥控器上的一个按钮时，”多比”(Dobby)才站起来，并开始自主地向一个木板搭建的台子移动。

这是一只被瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)以《哈利·波特》中小精灵名字命名的四脚行走机器人。或许在未来，它将为研究其他天体收集重要数据。

近年来，全球对月球和火星的兴趣与日俱增，无形中引发了一场激烈的竞赛，许多国家和超级富豪都参与到这场角逐中，新技术以及经济和地缘政治利益在这场竞争中发挥着重要作用。

此外，科学界对地质和气候数据的兴趣，以及对地球外的水和可能存在的生命的探索也是各国发展太空技术的重要推动力。许多前往月球和火星的计划目前正在筹划中或即将陆续公布。

“在月球或火星上，往往最重要的地方是在陨石坑中，或者是在非常险峻的地形中，这些地方可能岩石密布；也可能地势陡峭，联邦理工学院研究员阿姆说：”而这个行走机器人的特点正是擅长在这样的地面上行动。“

而沉重的漫游车，车轮可能会卡在月球或火星凸凹不平的土地上。相比之下，这个50公斤重的行走机器人移动起来要灵活得多。

多比可以轻松地爬上湿滑的木板斜坡，如果滑倒了，它也会再试一次。阿姆笑着说：”但要让这个机器人摔倒也不是那么容易的事。“

人人为我，我为人人

再加上，一个团队中有多个机器人会提高完成任务的概率。其中一些机器人负责完成普通工作；另一些则肩负各种特殊任务，比如绘制地图、寻找特殊岩石、进行测量和分析。机器人学博士生阿姆说，多个机器人的团队可以更快地完成任务。

而且，如果团队中的一个机器人出现了故障，它的队友可以很容易地接手它的任务继续工作。”在一个机器人团队中，可以更简单地排除故障。“

这些机器人来自同一家公司，苏黎世联邦理工学院的一个衍生公司Anybotics。它们已被用于各行各业，例如检查铁路基础设施或化工厂的安全区。

2023年4月苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室的高级科学家亨德里克·科尔文巴赫(Hendrik Kolvenbach)带领的研究小组与德国信息技术研究中心(Research Centre for Information Technology)和瑞士其他合作伙伴研发的一小批这样的行走机器人，赢得了欧洲航天局(ESA)的一个竞赛。

多比这个名字来自《哈利波特》里的一个小精灵的名字。 swissinfo.ch / Michele Andina

为什么石头的背底部更有意思

这场比赛的目标是在卢森堡的一个模拟月球极地背光环境的试验场寻找和识别矿物质，该团队的三个机器人通力合作，最终获得了评审团的认可，这支瑞士-德国研究团队赢得了明年进一步开发该项技术的资金。

科尔文巴赫说，有意思的是，所有成绩好的研究小组都用的是行走机器人。

亨德里克·科尔文巴赫(Hendrik Kolvenbach) swissinfo.ch / Michele Andina

因此，这里看到了一个趋势，德国的研究机构，特别是德国航空航天中心(DLR)的研究机构也致力于让多个机器人组队共同工作。

苏黎世联邦理工学院团队的下一步计划是纳入更多其他系统的机器人，带轮机器人甚至飞行机器人也可以与行走的多比组成团队，提高完成任务的胜算。

在苏黎世，菲利普·阿姆正在演示让这只机器狗用脚移动一块熔岩，让我们了解多比在月球上都能做些什么。

由于太阳风对月球或火星表面的侵蚀非常大，因此石头的底部对研究来说更有有参考价值。因为底部不会暴露在强烈的宇宙辐射下，能够提供更多有关矿物质组成情况的信息，比直接观察月球或火星表面更加精确。

来自多个学科的研究人员

苏黎世联邦理工学院的机器人系统实验室开展的是跨学科作业：经典机械工程、计算机科学、电子学和机器人学在这里汇聚一堂。十几个行走和带轮机器人正在几张长台上等待被测试。科尔文巴赫说，他的团队主要挑战比较复杂地表环境，测试通常是在瑞士的一个采石场进行。

该团队还包括行星地球物理学家安娜·米特霍尔茨(Anna Mittelholz)，她专门研究三条腿的“太空跳跃者”机器人(Space Hopper)，目前她正在进行的是“月球跳跃者”(Lunar Leaper)项目。

她希望利用这种跳跃式机器人对月球上的一个洞进行勘察，这个洞被认为是地下熔岩隧道坍塌造成的，因此通过对它的研究可能找到许多与月球相关的知识。

这样的研究结果可能会为未来人类在月球基地上执行更长时间的任务提供有用信息。

米特霍尔茨也认为机器人组成团队有一个明显优势：“如果我们能在更大的范围内进行测量；从不同的角度用不同的仪器接触这个洞，就会方便得多，”她说。

这样的机器人团队在记录航天作业时也有很多便利，因为它们可以互相拍摄，并在进行作业的同时将这些视频资料发回到地球上。

当然这些机器人在月球或火星上不是被遥控工作的，而是要通过联网自主工作。所以它们向地球发送无线电信号的延迟时间可能是几秒钟(月球)和几分钟(火星)；机器人在太空利用太阳能电池充电。

还有一些因素可能会影响到远离地球的机器人。阿姆说，由于没有了大气层，热量调节要困难得多。

此外，还必须考虑到较高的宇宙辐射对电子设备的影响，“在机器人活动的地方，灰尘、沙粒和和石头非常非常多。”

机器人团队的构想是一个长期项目

因此研发多比机器人的团队在组装新系统之前，首先要进行计算机模拟演示。毕竟，他们也要考虑预算的问题，一个机器人的价格与一辆豪华汽车不相上下。

实验室主要通过国际和国内的科研基金来筹集资金，但也会参加竞赛，比如去年赢得奖金的竞赛。

对于机器人团队项目，科研人员的计划是一个长远计划。阿姆说：“我们利用多比来测试10-20年后才会用得上的技术，因为它是一个相对庞大和复杂的系统。”

而那个更简单的太空跳跃机器人则可能会在5-10年后就在月球上跳来跳去，这个三条腿的小型机器人已经在所谓的抛物线飞行中通过了失重测试。

现在四条腿的多比已经演示了足够的技能，它又趴了下去，懒洋洋地给电池充电–为下一次测试做准备。