Nomad 南极探测机器人

Nomad 是什么

Nomad 是卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）机器人研究所研制的一台四轮机器人，经费来自 NASA^[1]。校方把它称作行星漫游车原型（planetary rover prototype）^[2]，也就是一台放在地球上、用来先把「漫游车怎样在不熟悉的地面上行驶、并自己判断哪些岩石值得细看」这件事试出来的机器。它的大小与大众甲壳虫汽车相仿，重 725 公斤^[1]。

机器与仪器

在野外试验中，Nomad 靠带防滑钉的轮胎行走，速度可达 50 厘米/秒，电力来自一台汽油发电机^[1]。车体重达 725 公斤，又自带发电设备，说明它是为长时间野外作业准备的，而不是实验室里的模型。它的导航靠三类传感器：一对立体相机、一台激光测距仪和 GPS^[1]。立体相机从两个略有差别的位置看同一场景，靠两幅图像的差异算出距离；激光测距仪直接量出到物体的距离；GPS 则告诉它自己身在何处。做科学观测的是另一套设备：一台高分辨率相机、一台光谱仪和一台金属探测器^[1]。光谱仪把接收到的光按波长分开，谱线的样子可以当作判断表面由什么物质构成的线索；金属探测器则对含金属的物质有反应。机器人还带有一条机械臂，能把它选中的岩石上的观测仪器精确地放到位^[3]。

在冰面上怎样搜索

Nomad 的搜索路线故意做得很简单：像人推割草机那样，在搜索区域里一行一行来回走^[1]。就在这样的行走中，它寻找那些在白色冰面上因为颜色深而显眼的石头^[1]。这些深色石头就是目标：它在南极的任务是寻找落在冰盖上的陨石，一旦 Nomad 找到了陨石，就由 ANSMET 野外队的队员前去收集^[3]。

独自工作

这次南极之行是 Nomad 第四次出征，但却是第一次要求它完全靠自己移动并分析标本；此前在南极和智利阿塔卡马沙漠的几次出行都属于系统测试^[1]。从由操作者驾驶，到由机器自己挑选目标并完成分析，这个转变正是试验的目的所在。Whittaker 在卡内基梅隆大学的一份野外通报中说，真正的突破性技术是机器人的分类与搜索，两者都成功，才谈得上自主发现陨石^[3]。

在发展中的位置

作为原型机，Nomad 的意义不太在于它最终找到了多少块陨石，而在于它把一串问题摆到了明处：一台漫游车能不能系统地走遍一片区域，能不能凭外观认出目标，能不能把仪器准确地放到目标上，并在没有人逐步指挥的情况下给出分析结果^[1][3]。它携带的仪器其实都是野外地质工作的常规装备，难的是让机器自己做那些原本由人做的判断，并且在离人很远的地方照着这个判断行动。