月球蘊藏著尚未開發的資源，人類最終可能會開采和利用這些資源。歐洲航天局（ESA）等機構正準備深入研究我們的天體鄰居，以確定這些礦物。為了有效地探測月球表面，蘇黎世聯邦理工學院的一個瑞士科學家小組設想不僅要派出一輛漫遊車，還要派出一支由各種飛行器和飛行裝置組成的協調艦隊，它們可以協同工作。

團隊的力量大於各部分的總和–三足機器人在瑞士的一個採石場進行測試。圖片來源：蘇黎世聯邦理工學院/ Takahiro Miki

研究人員為三個ANYmal（一種由ETH 研發的腿部機器人）配備了一系列測量和分析儀器，這些儀器有可能使它們成為未來合適的探測設備。他們在瑞士和盧森堡的歐洲空間資源創新中心（ESRIC）對這些機器人進行了各種地形測試。幾個月前，瑞士團隊與德國同事一起在歐洲探月機器人競賽中獲勝。

比賽內容包括在仿照月球表面的試驗場地上尋找和識別礦物。在最近發表在《科學機器人學》（Science Robotics）雜誌上的一篇論文中，科學家們描述了他們是如何利用機器人團隊探索未知地形的。

“使用多個機器人有兩個好處，”ETH 教授馬爾科-胡特（Marco Hutter）領導的研究小組的博士生菲利普-阿姆（Philip Arm）解釋說。”單個機器人可以同時執行專門任務。此外，由於具有冗餘性，機器人團隊能夠彌補隊友的故障。在這種情況下，冗餘意味著在多個機器人上安裝重要的測量設備。換句話說，冗餘和專業化是對立的目標。要獲得兩者的優勢，就必須找到正確的平衡點。”

瑞士工程師正在製造適合未來月球任務的機器人，以搜尋礦物和原材料。為了確保即使其中一台機器出現故障也能繼續工作，研究人員正在教它們團隊合作。資料來源：蘇黎世大學/中央信息技術中心- MELS

蘇黎世聯邦理工學院、巴塞爾大學、伯爾尼大學和蘇黎世大學的研究人員為解決這一問題，為其中兩個有腿機器人配備了專家。其中一個機器人被設定為特別擅長繪製地形圖和地質分類。它使用激光掃描儀和幾台照相機（其中一些還能進行光譜分析）收集有關岩石礦物成分的初步線索。另一個專業機器人學會了使用拉曼光譜儀和顯微鏡照相機精確識別岩石。

第三個機器人是一個通用型機器人：它既能繪製地形圖，又能識別岩石，這意味著它的任務範圍比專家機器人更廣。不過，它的設備意味著它在執行這些任務時精度較低。Arm說：”這使得在任何一個機器人出現故障的情況下完成任務成為可能。”

在ESRIC和歐空局空間資源挑戰賽上，研究人員在他們的探索系統中加入了冗餘功能，使其能夠抵禦潛在的故障，這給評委會留下了特別深刻的印象。作為獎勵，瑞士科學家和他們來自卡爾斯魯厄FZI 信息技術研究中心的同事獲得了一份為期一年的研究合同，以進一步開發這項技術。除了有腿機器人外，這項工作還將以FZI 研究人員在此類機器人方面的經驗為基礎，開髮帶輪子的機器人。

胡特教授研究小組的資深科學家亨德里克-科爾文巴赫（Hendrik Kolvenbach）解釋說：”像我們的ANYmal這樣的有腳機器人在岩石和陡峭的地形中表現出色，例如在爬下火山口時。有輪子的機器人在這種情況下處於劣勢，但它們在難度較低的地形上可以移動得更快。因此，在未來的任務中，將運動方式不同的機器人組合在一起是很有意義的。飛行機器人也可以加入團隊。”

研究人員還計劃提高機器人的自主性。目前，來自機器人的所有數據都流入控制中心，由操作員為各個機器人分配任務。未來，半自主機器人可以直接相互分配某些任務，操作員可以進行控制和乾預。