เหตุใดการสำรวจของดาวอังคารจึงช้า

74

โดยทั่วไปยานสำรวจดาวอังคารมักจะช้ามาก เช่นความอยากรู้อยากเห็นมีความเร็วเฉลี่ยประมาณ 30 เมตรต่อชั่วโมง

ทำไมมันถูกออกแบบมาช้ามาก? เป็นเพราะข้อ จำกัด พลังงานบางอย่างหรือด้วยเหตุผลอื่น? อะไรคือสาเหตุหลักที่ทำให้มันช้ามาก?

mobile-robot design

7

มีข้อ จำกัด ทางกายภาพที่กล่าวถึงด้านล่าง แต่ให้พิจารณาสิ่งนี้ด้วยเช่นกัน: คุณจะไปที่ความเร็ว breakneck แบบไหน?

สิ่งหนึ่งคือถ้าไป 45 ไมล์ต่อชั่วโมงมันก็ดูเหมือนมากมีแนวโน้มว่ามันจะหงายท้องเมื่อ hits หินและถ้าผมออกแบบมันแน่นอนและความเร็วฉันจะไม่ต้องการที่จะยิงเมื่อฉันตั้งใจทำลายหลายล้าน / อุปกรณ์พันล้านดอลลาร์ที่อยู่ไกลมาก :)

— นกเพนกวินไม่ระบุชื่อ

89

มันมีอะไรที่เกี่ยวกับการแขวนโบกี้โยกมากกว่าสิ่งอื่นใด

ระบบได้รับการออกแบบให้ใช้งานที่ความเร็วช้าประมาณ 10 ซม. / วินาทีเพื่อลดแรงกระแทกแบบไดนามิกและลดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับยานพาหนะเมื่อข้ามอุปสรรคขนาดใหญ่

เพื่อแลกกับการเคลื่อนที่อย่างช้าๆรถแลนด์โรเวอร์สามารถไต่หินที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางล้อเป็นสองเท่า (ระบบกันสะเทือนแบบปกติมีปัญหากับทุกอย่างที่เส้นผ่าศูนย์กลางล้อมากกว่าครึ่ง) นี่เป็นสิ่งสำคัญเมื่อเดินทางใน - ตัวอักษร - ภูมิประเทศของมนุษย์ต่างดาว

ปีนเขา

(รูปภาพผ่านhttp://en.smath.info/forum/yaf_postst995p2_Animation-of-mechanisms.aspx )

มีประโยชน์อื่น ๆ ที่มาพร้อมกับความเร็วช้าคือ: ความสัมพันธ์ที่ดีขึ้นระหว่างเฟรมต่อเนื่องที่บันทึกโดยกล้องนำทางของมันเวลาในการวางแผนเส้นทางและการประหยัดพลังงานมากขึ้น อย่างไรก็ตามหากปราศจากความสามารถที่ได้รับจากระบบช่วงล่าง - การข้ามสิ่งกีดขวางที่ปรากฏบนพื้นผิวดาวอังคารโดยไม่ติดขัดหรือก่อให้เกิดความเสียหาย - ผลประโยชน์อื่น ๆ

— เอียน
แหล่งที่มา

10

แก้ไข! นั่นคือเหตุผลหลักและมันมาจากความต้องการด้านความปลอดภัยและการคาดคะเน มันแพงมากที่จะได้รถแลนด์โรเวอร์ไปดาวอังคารและมันไม่มีค่าเลยสักครั้ง พลังงานเป็นปัจจัยสำหรับระยะทางต่อโซล แต่ไม่มากสำหรับระยะทางต่อชั่วโมง คุณสามารถจินตนาการถึงรถแลนด์โรเวอร์ที่เร็วกว่าที่มีเวลามากขึ้นในแต่ละวันสำหรับกิจกรรมอื่น ๆ (ไม่ใช้พลังงานมาก) ข้อ จำกัด ในการสื่อสารนั้นไม่ได้เป็นปัจจัยมากนักเนื่องจากความเป็นอิสระอาจทำให้เกิดการเร่ร่อนในโซลได้หากการระงับและพลังงานไม่ใช่ปัจจัย หน่วยประมวลผล Curiosity นั้นเร็วกว่าวิญญาณและโอกาส

— Mark Adler

1

@ MarkAdler จริงทั้งหมด แต่รถแลนด์โรเวอร์ใด ๆ ที่ออกแบบมาเพื่อประหยัดพลังงานในการใช้งานในช่วงเวลาสั้น ๆ จะต้องพกพาแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักมากสำหรับจุดประสงค์ดังกล่าวดังนั้นการระงับคุณภาพสูงจึงไม่ใช่อุปสรรคเพียงอย่างเดียว

2

ตามที่เกิดขึ้นใน Curiosity ข้อ จำกัด พลังงานหลักในการเคลื่อนที่ต่อโซลไม่ใช่พลังงานในการขับเคลื่อนมอเตอร์ แต่เป็นพลังงานเพื่อทำให้มอเตอร์และกล่องเกียร์ร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิการทำงานในตอนเช้า สิ่งที่เราต้องการจริงๆคือมอเตอร์และกล่องเกียร์ที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิดาวอังคารโดยรอบ โครงการ MSL พยายามพัฒนาสิ่งเหล่านั้น แต่ประสบปัญหาและกลับไปสู่เทคโนโลยีที่มีอยู่เดิม

— Mark Adler

ปัญหาอะไรที่เกิดจากอุณหภูมิที่ต่ำมาก?

— Ansis Māliņš

2

เดี๋ยวก่อน @ MarkAdler?

— เอียน

37

ดูเหมือนว่าคำถามซอฟต์บอล แต่ก็บอบบางอย่างน่าประหลาดใจ มีคำตอบที่ยอดเยี่ยมที่นี่ แต่ฉันสามารถเพิ่มความรุนแรงขั้นพื้นฐานบางอย่าง

เหตุผลที่โรเวอร์เคลื่อนที่ไปช้านั้นจำเป็นต้องระมัดระวังด้วยอุปกรณ์ที่มีมูลค่าหลายล้านดอลลาร์ แต่มีข้อ จำกัด การออกแบบอื่น ๆ มูลค่าการกล่าวขวัญ

$\int_{T_{i n i t i a l}}^{T_{f i n a l}} [c_{0} v (t)^{2} + c_{1} a (t)^{2} + c_{3} v (t) + c_{4} a (t) + c_{5} v (t) * a (t) + C] d t$ $\int^{T_{final}}_{T_{initial}} [ c_0 v(t)^2 + c_1 a(t)^2 + c_3v(t) + c_4a(t) + c_5v(t)*a(t) + C ]dt$ $c_0...c_6$ . หมายเหตุ LIDAR ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการปกครองตนเองยานพาหนะ driverless เช่นGoogle รถยนต์ ซึ่งนำฉันไปที่ ...
$O(r^3)$ $r$
ความล่าช้าในการสื่อสาร ดังที่ได้กล่าวมาแล้วหุ่นยนต์คือ i) เป็นอิสระและ ii) มีความรู้สึก จำกัด มนุษย์ต้อง "เช็คอิน" อย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าหุ่นยนต์ไม่ได้ทำอะไรที่โง่ (แม้จะมีอัลกอริธึมการวางแผนอันทันสมัย) ซึ่งหมายความว่าหุ่นยนต์จะรอคำแนะนำอย่างมากทำให้ความคืบหน้าโดยเฉลี่ยไปสู่เป้าหมายช้าลง การอ้างอิงก่อนหน้ากล่าวถึงสิ่งนี้
ความมั่นคง เพื่อให้เกิดเสถียรภาพ / ความแข็งแกร่งโรเวอร์จึงใช้ระบบ rocker-bogie ดูนี่สิ ระบบนี้ถูกออกแบบมาให้ทำงานด้วยความเร็วต่ำ ถ้าคุณไปเร็วและชนหินคุณจะทำลายรถแลนด์โรเวอร์ของคุณ ลองจินตนาการถึงการวางแผนการเคลื่อนไหวที่ยึดเซ็นเซอร์ ทีนี้ลองทำเช่นนั้นเมื่อเซ็นเซอร์ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดของคุณอยู่บนเสากระโดงติดกับด้านบนของหุ่นยนต์ของคุณและคุณจะเห็นว่าการรักษาอัตราการรับรู้ที่มั่นคงนั้นมีความสำคัญมาก

— Josh Vander Hook
แหล่งที่มา

1

มันเยี่ยมมาก! มันเหมือนโพสต์ของฉัน แต่ใส่ในแง่วิทยาศาสตร์ ฉันจะลบโพสต์ของฉันในการนี้ แต่ชื่อเสียง ณ จุดนี้ดึงดูดเกินไป: D ฉันแน่ใจว่านี้จะได้รับคะแนนที่สูงขึ้นในที่สุด

— Shahbaz

1

: D โปรดอย่าลบ คุณมีรูปถ่ายในหัวข้อสำหรับคนไม่รู้หนังสือ

— rics

25

ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญในวิชาฟิสิกส์ แต่ฉันคิดได้ด้วยเหตุผลสองสามประการ:

อำนาจ ปริมาณพลังงานที่คุณต้องใช้ในการทำงานนั้นแปรผกผันกับเวลาที่ใช้ในการทำงาน ฉันคิดว่าเป็นที่ทราบกันดีว่าการทำสิ่งใด ๆ ให้เร็วขึ้นต้องใช้พลังมากขึ้นมิฉะนั้นคุณสามารถทำทุกอย่างได้อย่างรวดเร็วอย่างไม่มีที่สิ้นสุด
ความเร็วในการคำนวณ ข้อความเกี่ยวกับพลังงาน (ด้านบน) ไม่ได้ จำกัด อยู่ที่การเคลื่อนไหว มันยังเป็นจริงสำหรับการคำนวณ คุณสังเกตเห็นว่าแล็ปท็อปของคุณอยู่ในโหมดประหยัดพลังงานมันทำงานช้าลงหรือไม่ ด้วยตัวประมวลผลหากคุณคำนวณบางสิ่งได้เร็วขึ้นเป็นสองเท่าคุณต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นสี่เท่า ด้วยเหตุนี้ CPU ของ mars rover ก็อาจทำงานด้วยความเร็วสูงได้เช่นกัน ดังนั้นหากรถแลนด์โรเวอร์ต้องการเวลาในการประมวลผลบางอย่างก่อนที่จะย้ายไป (เช่นรูปภาพของสภาพแวดล้อม) มันจะต้องเคลื่อนที่ช้าลงเพื่อที่จะได้รับข้อมูลในอัตราที่ช้าลง ช้าพอที่จะประมวลผลได้
ความมั่นคง ฉันเชื่อว่าฉันไม่จำเป็นต้องให้สูตรสำหรับปรากฏการณ์นี้:

เพียงแค่ปล่อยให้ช้าลงคุณก็จะยิ่งมีโอกาสยกตัวขึ้นเหนือสันเขาและอาจสูญเสียความมั่นคงเมื่อคุณลงจอด
ความคล่องแคล่ว หากคุณไปที่ความเร็วช้าพอสมควรคุณจะไม่มีปัญหาในการบังคับเลี้ยว ในขณะที่ความเร็วสูงคุณต้องเลี้ยวโค้งให้ใหญ่ขึ้นรวมถึงแรงกดบนล้อด้านนอกมากขึ้น

โปรดทราบว่าปัญหาเหล่านี้บางอย่างเช่นความมั่นคงเป็นจริงสำหรับหุ่นยนต์บนพื้นโลกเช่นกัน อย่างไรก็ตามที่นี่บนโลกเราสามารถพลิกยานพาหนะได้ถ้ามันพลิก แต่บนดาวอังคารเราไม่สามารถไว้วางใจชาวอังคารได้ (พวกเขาอาจชอบรถแลนด์โรเวอร์ติดอยู่ด้านหลังและเริ่มบูชามันซึ่งไม่เจ๋งสำหรับเราเลย) .

— Shahbaz
แหล่งที่มา

3

พลังงานอาจเป็นปัจจัย จำกัด ที่สำคัญ ความอยากรู้มีน้ำหนักเกือบหนึ่งตัน (คล้ายกับ subcompact) แต่แหล่งพลังงานสร้างพลังงานได้เพียง 125 วัตต์เท่านั้น หากพลังทั้งหมดนั้นมีให้สำหรับขบวนขับที่จะเป็น. 16HP เท่านั้น จำนวนเงินที่แท้จริงที่มีอยู่นั้นน้อยกว่าเนื่องจากคอมพิวเตอร์เครื่องมือและวิทยุต่างก็มีส่วนร่วมเช่นกัน

— Dan Neely

1

ฉันลังเลที่จะพิจารณา bullet ความต้องการของคุณด้วยเหตุผลที่แข็งแกร่ง รับพลังงานที่เพียงพอสำหรับความเร็วสูงระยะเวลานานรถแลนด์โรเวอร์ไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันดังนั้นภารกิจที่เสนอทั้งหมดได้รับการออกแบบมาเพื่อการเดินทางที่ช้าและการศึกษาเชิงลึกในพื้นที่ที่ค่อนข้างเล็ก หากรถแลนด์โรเวอร์ที่มีช่วง 10-100km / วันเป็นไปได้ข้อเสนอการวิจัยที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจะเป็นไปได้ ตัวอย่างสำรวจความยาวของ Valles Marineris เพื่อกำหนดว่าสลักเป็นอย่างไร

— Dan Neely

1

+1 ความเสถียรอาจเป็นปัญหาร้ายแรงเมื่อพิจารณาถึงความแตกต่างของแรงโน้มถ่วง

— Sulthan

2

"ปริมาณพลังงานที่คุณใช้สำหรับงานนั้นแปรผกผันกับกำลังสองของเวลาที่ใช้ในการทำงานนั้น" - นี่ไม่เป็นความจริง การทำอะไรเร็วเป็นสองเท่าต้องใช้กำลังสองเท่า แต่ปริมาณพลังงานเท่ากัน เว้นแต่ปัจจัย จำกัด เป็นสิ่งที่ชั่งด้วยสี่เหลี่ยมด้วยตัวเอง (เช่นระดับความต้านทานของเหลวที่มีสแควร์ของความเร็วของคุณ) แต่เพื่อนำไปใช้กับรถแลนด์โรเวอร์ดาวอังคารที่คุณจะต้องอธิบายสิ่งที่ จำกัด ปัจจัยที่มี

— MatsT

1

ทั้งหมดนี้เป็นเหตุผลที่ดีว่าทำไมหุ่นยนต์ทั่วไปถึงช้า แต่ทำไมความอยากรู้อยากเห็นช้าลงเป็นผลมาจากการออกแบบช่วงล่าง

— เอียน

19

เหตุผลหนึ่งคือเนื่องจากความล่าช้าในการสื่อสารระหว่างโลกและดาวอังคาร

เวลาเดินทางไปกลับสำหรับสัญญาณจากโลกถึงดาวอังคารเป็นเวลาหลายนาทีซึ่งหมายความว่าคุณจะไม่สามารถส่งสัญญาณหุ่นยนต์แบบเรียลไทม์ได้ นั่นหมายความว่าหุ่นยนต์ต้องการความสามารถในการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางด้วยตนเองเพื่อช่วยป้องกันไม่ให้มันติดขัดหรือมีปัญหา

อุปกรณ์หลีกเลี่ยงอันตรายบนรถสำรวจดาวอังคารได้รับการออกแบบโดยทั่วไปในแบบอนุรักษ์นิยมซึ่งหมายถึงการขับช้าและหยุดบ่อยเพื่อตรวจสอบสภาพแวดล้อมของคุณ

จากวิกิพีเดียสำหรับการสำรวจดาวอังคาร (วิญญาณและโอกาส):

... ซอฟต์แวร์หลีกเลี่ยงอันตรายทำให้หยุดทุก ๆ 10 วินาทีเป็นเวลา 20 วินาทีเพื่อสังเกตและเข้าใจภูมิประเทศที่มันขับเคลื่อน

— WildCrustacean
แหล่งที่มา

อย่างแน่นอน โปรเซสเซอร์และซอฟต์แวร์พร้อมใช้งานในเวลาที่การออกแบบ / สร้าง / เปิดตัว / อัปเดตยานพาหนะไม่สามารถทำได้เร็วกว่านั้น

— เตาแก๊ส

ดูเหมือนว่านี่hazard avoidanceเป็นกระบวนทัศน์ที่ผิด หุ่นยนต์ควรทำตัวเหมือนแมลงสาบหลังจากเครื่องบินตกหลังจากผ่านแนวดิ่งลงไปในระยะ 50 เมตร: ลุกขึ้นและกระโดด คุณสามารถทดสอบสิ่งนั้นได้แม้กระทั่งบนโลก

— ott--