一种新型无人漫游车防滑系统

鉴于地外环境的恶劣条件，无人漫游车在行星和卫星的探索中发挥着关键作用。宇航局的火星和月球探测车为我们了解这些外星天体做出了重大贡献。行星表面通常呈现出具有挑战性的景观，包括斜坡、陨石坑和沙丘。更重要的是，覆盖这些表面的风化层和细颗粒的存在，对流动站的机动性提出了重大挑战。漫游车在这些松软的表面上打滑会阻碍它们的前进，甚至危及它们的任务。

人们已经探索了各种方法来检测流动站的行驶状态或滑动情况，主要依靠摄像机的视觉数据。然而，这些方法有局限性，因为它们可能难以区分各种地形特征，例如区分岩石和松散的沙子。解决这个问题的方法是让漫游车获取有关每个车轮牵引力的信息。这样，流动站可以更快地检测其行驶状态并纠正其姿态以避免滑倒。

为了实现这一目标，日本芝浦工业大学 (SIT) 系统工程与科学学院机械与控制系统系的 Kojiro Iizuka 教授和同样来自 SIT 的 Kohei Inaba 博士最近开发了一种新型系统这使得流动站能够通过其底盘形状的变化来检测其行驶状态。“我们的灵感来自于人类如何根据行走时的肌肉张力来检测自己的旅行状态。我们的目标是开发一种类似的系统，根据底盘形状变形来识别行驶状态。”饭冢教授解释道。他们的研究发表在2023 年 8 月 30 日《遥感》杂志第 15 卷第 17 期上。

人体的肌肉中有一种特殊的肌纤维，称为核链纤维和核袋纤维，有助于检测身体的运动状态。核链纤维检测肌肉张力的位移，并帮助确定身体的静态姿势。另一方面，核袋纤维检测肌肉纤维的拉伸速度，有助于检测身体的动态状态。

与人体肌肉相似，研究人员将流动站底盘形状的变化(表现为应变)分为两类：应变位移和应变振动变化。他们使用核链纤维分析和应变速度作为核袋纤维分析来研究应变位移数据。

核链纤维分析表明，垂直作用力和漫游车运动方向上的力随应变而变化。因此，监测应变变化可以检测力的变化，最终指示流动站的行驶状态。此外，通过核袋分析，研究人员发现应变变化率可以有效衡量滑动程度以及火星车行驶状态的后续变化。利用这些数据，系统可以实时确定流动站的状况，从而使流动站能够做出必要的操作，以避免潜在的滑倒事件。

该研究还强调了该系统检测岩石和石头等环境障碍物的能力，强调了其提高流动站操作安全性和效率的潜力。

饭冢教授强调了这项研究的重要性，他说：“在流动站路线规划过程中，应考虑这项研究的经验，以确保流动站能够安全行驶。” 这些发现代表了将生物功能元素纳入传感移动物体的第一步。我们相信，我们的方法对于未来的无人机和自动驾驶也将有效。”

总之，这项创新研究标志着朝着提高漫游车任务的安全性和有效性迈出了重要一步，有望在我们探索其他行星和天体方面取得进展。

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