協(xié)作式自主分布式機(jī)器人探索（CADRE）機(jī)器人概念的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

美國(guó)宇航局（NASA）的合作自主分布式機(jī)器人探索(CADRE)項(xiàng)目正在開(kāi)發(fā)一個(gè)鞋盒大小的移動(dòng)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)月球、火星等的自主機(jī)器人探索。CADRE機(jī)器人是NASA的A-PUFFER技術(shù)的最新版本。每個(gè)機(jī)器人都包含一臺(tái)帶有無(wú)線無(wú)線電的機(jī)載計(jì)算機(jī)，用于通信，還有一臺(tái)立體相機(jī)--它有多個(gè)鏡頭和圖像傳感器--用于感知前方環(huán)境并捕捉3D圖像。美國(guó)宇航局位于南加州的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)發(fā)這種機(jī)器人偵察機(jī)，設(shè)計(jì)它們作為一個(gè)團(tuán)體進(jìn)行探索，并在月球上的隕石坑和洞穴等難以到達(dá)的地方收集數(shù)據(jù)。

資助該項(xiàng)目的NASA "游戲改變發(fā)展計(jì)劃 "項(xiàng)目要素經(jīng)理Sonny Mitchell說(shuō)：

"CADRE機(jī)器人可以補(bǔ)充N(xiāo)ASA的大型行星機(jī)器人和漫游車(chē)。多個(gè)小型自主機(jī)器人可以覆蓋更多的地面，有可能幫助我們繪制月球上未開(kāi)發(fā)的區(qū)域。"

CADRE機(jī)器人的圖形可視化通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)一起工作，以探索月球表面。

CADRE機(jī)器人如何工作？

在發(fā)射和太空旅行期間，機(jī)器人將以緊湊的姿勢(shì)存放在一個(gè)較大的著陸器中。一旦著陸器到達(dá)目的地，CADRE偵察機(jī)將彈射到地面。探險(xiǎn)者被設(shè)計(jì)得足夠敏捷和聰明，能夠獨(dú)立探索月球上的極端地形，而不被地球上的宇航員或工程師控制。

對(duì)于VIPER這樣的月球任務(wù)來(lái)說(shuō)，打電話回家是一個(gè)可行的選擇，因?yàn)橥ㄐ判盘?hào)可以在幾秒鐘內(nèi)到達(dá)地球。不過(guò)，等待地面控制部門(mén)審查傳輸信號(hào)，決定下一步，并發(fā)回更新或命令，還是會(huì)消耗寶貴的時(shí)間。而對(duì)于距離地球更遠(yuǎn)的目的地，比如火星和木星的衛(wèi)星歐羅巴，通信時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)，使得地面?zhèn)鬏斪兊梅ξ?。讓機(jī)器人協(xié)同工作，自主探索，將大大提高任務(wù)的科學(xué)回報(bào)率。

CADRE團(tuán)隊(duì)正在研究機(jī)器人與基站（連接到月球著陸器上）之間的多種通信方式，包括基于WiFi的系統(tǒng)。在這種情況下，機(jī)器人之間會(huì)相互通信，一起分享信息，并將這些信息傳回著陸器上的基站。然后，基站將所有集體數(shù)據(jù)重新分配出去，傳回給巡視器。

JPL項(xiàng)目經(jīng)理Matthew Frost表示：

合作式自主分布式機(jī)器人探索（CADRE）的前身，即自動(dòng)彈出式扁平折疊探索者機(jī)器人或A-PUFFERs，在NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室中探索火星場(chǎng)。

"Frost稱(chēng)這為'高腦'，這就需要基站電腦將所有機(jī)器人的集體信息，比如地圖，放在一起，然后將更詳細(xì)的信息和編制的地圖發(fā)送給機(jī)器人。有許多領(lǐng)域可以產(chǎn)生極大的影響。通過(guò)提高多代理系統(tǒng)的自主性，我們將減少巡視器必須'打電話回家'以獲得地面控制指令的次數(shù)。"

CADRE團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于將這種自主性技術(shù)用于小型機(jī)器人，但該平臺(tái)可以擴(kuò)展到包括大型機(jī)器人、基站和其他地面系統(tǒng)。

智慧探月新天地

CADRE機(jī)器人可以派上用場(chǎng)的一個(gè)特殊領(lǐng)域是月球熔巖管附近的探索。在這些地區(qū)，表面表層凝固，但下面仍有熔巖流動(dòng)，從而形成洞穴。通過(guò)多試劑（或多個(gè)機(jī)器人共同工作），將一個(gè)小型機(jī)器人送入熔巖管是可能的，盡管它能否返回地表具有不確定性。只要多Agent、機(jī)器人和巡視器之間有良好的信號(hào)范圍，那么就可以將數(shù)據(jù)傳回月球表面的那些機(jī)器人，溝通一些從未見(jiàn)過(guò)的數(shù)據(jù)。

多個(gè)機(jī)器人之間的知識(shí)共享可以是簡(jiǎn)單的，比如共享位置和地圖知識(shí)，以改善它們的路徑規(guī)劃和科學(xué)目標(biāo)的位置。然而，它也可以通過(guò)共享科學(xué)傳感器數(shù)據(jù)，開(kāi)啟科學(xué)探索的新天地。例如，通過(guò)使用帶有探地雷達(dá)的多代理系統(tǒng)，來(lái)自不同巡視器的數(shù)據(jù)可以用來(lái)調(diào)整它們之間的基線，使系統(tǒng)能夠創(chuàng)建不同深度的地下地圖。裝備有望遠(yuǎn)鏡的CADRE多代理可以被安排成一個(gè)合成孔徑，因此可以作為一個(gè)望遠(yuǎn)鏡。同樣，裝備有傳感器的多個(gè)巡視器可以分散開(kāi)來(lái)，以便更好地了解地表以下的月球地震狀況。

CADRE的下一步計(jì)劃是什么？

該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)通過(guò)地面測(cè)試和使用月球地形模擬劑的演示來(lái)推進(jìn)這項(xiàng)自主機(jī)器人技術(shù)。這將包括測(cè)試多個(gè)小型機(jī)器人共同探索一個(gè)區(qū)域的能力，同時(shí)每個(gè)機(jī)器人執(zhí)行各種任務(wù)，如測(cè)繪、地下成像和記錄地面運(yùn)動(dòng)。正在考慮將CADRE作為商業(yè)月球著陸器的有效載荷在月球上進(jìn)行技術(shù)演示。

Frost希望CADRE系統(tǒng)能夠成為一種標(biāo)準(zhǔn)的、商業(yè)化的現(xiàn)成選擇，實(shí)現(xiàn)太空探索的新財(cái)富。總體目標(biāo)是在未來(lái)幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)探索太空的新方式。