मंगल ग्रह के रोवर इतने धीमे क्यों हैं?

74

मार्स रोवर्स आमतौर पर बहुत धीमे होते हैं। उदाहरण के लिए, जिज्ञासा की औसत गति लगभग 30 मीटर प्रति घंटा है।

इसे इतना धीमा क्यों बनाया गया है? क्या यह कुछ विशिष्ट शक्ति प्रतिबंधों के कारण या अन्य कारणों से है? क्या कारण है कि यह इतना धीमा है?

mobile-robot design

— sharptooth
स्रोत

7

नीचे चर्चा की गई भौतिक प्रतिबंध हैं, लेकिन इस पर भी विचार करें: आप इस तरह की ब्रेकनेक गति पर कहां जाएंगे?

एक बात अगर 45 मील प्रति घंटे की है, तो यह बहुत अधिक संभावना है कि यह एक चट्टान से टकराते समय टिप करने वाला है, और अगर मैंने इसे डिजाइन किया है तो यह पाठ्यक्रम और गति है, जब मैं गलती से एक बहु मिलियन बर्बाद कर देता / चाहती हूं बिलियन डॉलर डिवाइस जो बहुत दूर है। :)

— अनाम पेंगुइन

89

इसका रॉकर बोगी के सस्पेंशन के साथ और कुछ भी नहीं है।

सिस्टम को लगभग 10 सेमी / सेकंड की धीमी गति से उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, ताकि बड़े आकार के अवरोधों को कम करते हुए वाहन को गतिशील झटके और परिणामी क्षति को कम किया जा सके।

धीरे-धीरे आगे बढ़ने के बदले में, रोवर उन चट्टानों पर चढ़ने में सक्षम होता है जो पहिया के व्यास से दोगुने होते हैं (सामान्य निलंबन को आधे पहिया पर कुछ भी परेशानी होती है)। यह महत्वपूर्ण है जब यात्रा करते हुए - सचमुच - एक विदेशी परिदृश्य।

चढ़ना

(छवि http://en.smath.info/forum/yaf_postst995p2_Animation-of-mechanisms.aspx के माध्यम से )

धीमी गति के साथ आने वाले अन्य लाभ हैं: इसके नेविगेशन कैमरों द्वारा कब्जा किए गए लगातार फ्रेम के बीच बेहतर सहसंबंध , इसके पथ की योजना बनाने के लिए अधिक समय , और बिजली की बचत। हालांकि, निलंबन प्रणाली द्वारा प्रदान की जाने वाली क्षमताओं के बिना - अटक या नुकसान के बिना मंगल की सतह पर मौजूद बाधाओं को पार करना - अन्य लाभ मूट हैं।

— इयान
स्रोत

10

सही बात! यह मुख्य कारण है, और यह सुरक्षा और भविष्यवाणी की आवश्यकता से उत्पन्न होता है। मंगल को रोवर प्राप्त करना बहुत महंगा है, और यह एक बार अनमोल है। ऊर्जा प्रति सोल की दूरी के लिए एक कारक है, लेकिन प्रति घंटे की दूरी के लिए इतना नहीं है। आप एक तेज रोवर की कल्पना कर सकते हैं जो अन्य (नहीं तो ऊर्जा-गहन) गतिविधियों के लिए दिन में अधिक समय है। संचार सीमाएं एक कारक के रूप में अधिक नहीं हैं, क्योंकि स्वायत्तता एक सॉल में बहुत सारे रोइंग की अनुमति दे सकती है यदि निलंबन और ऊर्जा एक कारक नहीं थे। क्यूरियोसिटी प्रोसेसर आत्मा और अवसर की तुलना में बहुत तेज है।

— मार्क एडलर

1

@MarkAdler सभी सच है, लेकिन किसी भी रोवर को त्वरित विस्फोट में उपयोग करने के लिए बिजली बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, उस उद्देश्य के लिए बहुत ही भारी बैटरी के चारों ओर ले जाना होगा, इसलिए उच्च गुणवत्ता वाला निलंबन एकमात्र बाधा नहीं है।

2

जैसा कि होता है, क्यूरियोसिटी पर, प्रति सोल की गतिशीलता पर मुख्य ऊर्जा सीमा मोटरों को चलाने के लिए ऊर्जा नहीं होती है, बल्कि मोटरों और गियर बॉक्स को गर्म करने के लिए ऊर्जा होती है जो सुबह में उनके ऑपरेटिंग तापमान तक होती है। हम वास्तव में क्या जरूरत है मोटर्स और गियर बॉक्स हैं जो परिवेश के मंगल तापमान पर काम कर सकते हैं। MSL परियोजना ने उन्हें विकसित करने की कोशिश की, लेकिन समस्याओं में भाग गया और मौजूदा प्रौद्योगिकी में वापस गिर गया।

— मार्क एडलर

बहुत कम तापमान के कारण क्या समस्याएं होती हैं?

— Ansis Māliņš

2

रुको, @MarkAdler?

— इयान

37

यह एक सॉफ्टबॉल प्रश्न जैसा लगता है लेकिन आश्चर्यजनक रूप से सूक्ष्म है। यहां कुछ उत्कृष्ट उत्तर हैं, लेकिन मैं कुछ बुनियादी कठोरता जोड़ सकता हूं।

रोवर्स के इतनी धीमी गति से चलने का कारण अनिवार्य रूप से एक बहु-मिलियन-डॉलर के उपकरण से सावधान रहने की आवश्यकता है। लेकिन वहाँ कुछ अन्य डिजाइन बाधाओं का उल्लेख करने लायक हैं।

$\int_{T_{i n i t i a l}}^{T_{f i n a l}} [c_{0} v (t)^{2} + c_{1} a (t)^{2} + c_{3} v (t) + c_{4} a (t) + c_{5} v (t) * a (t) + C] d t$ $\int^{T_{final}}_{T_{initial}} [ c_0 v(t)^2 + c_1 a(t)^2 + c_3v(t) + c_4a(t) + c_5v(t)*a(t) + C ]dt$ $c_0...c_6$ । नोट LIDAR का उपयोग Google कार जैसे स्वायत्त, चालक रहित वाहनों में बड़े पैमाने पर किया जाता है । जो मुझे लाता है ...
$O(r^3)$ $r$
संचार देरी । जैसा कि उल्लेख किया गया है, रोबोट i) स्वायत्त है, और ii), संवेदन-सीमित है। मानव को लगातार यह सुनिश्चित करने के लिए "चेक-इन" करना पड़ता है कि रोबोट कुछ बेवकूफी नहीं कर रहा है (कला योजना एल्गोरिदम की अपनी स्थिति के बावजूद)। इसका मतलब यह है कि रोबोट निर्देशों का बहुत इंतजार करेगा , इस तरह एक लक्ष्य की दिशा में धीमी प्रगति होगी। पिछले संदर्भ इसे संबोधित करते हैं।
स्थिरता । स्थिरता / मजबूती प्राप्त करने के लिए, रोवर्स रॉकर-बोगी सिस्टम का उपयोग करते हैं। यह देखो । इस प्रणाली को धीमी गति से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यदि आप तेजी से चलते हैं, और एक चट्टान से टकराते हैं, तो आप अपने रोवर को तोड़ देते हैं। उस सेंसर-आधारित गति की योजना बनाने की कल्पना करने की कोशिश करें। अब ऐसा करने का प्रयास करें जब आपके सभी प्रासंगिक सेंसर आपके रोबोट के शीर्ष पर संलग्न एक मस्तूल पर हों , और आप देखेंगे कि संवेदन पेलोड को स्थिर रखना बहुत महत्वपूर्ण है।

— जोश वैंडर हुक
स्रोत

1

यह भी खूब रही! यह मेरी पोस्ट की तरह है, लेकिन वैज्ञानिक शब्दों में कहें तो। मैं इसके पक्ष में अपनी पोस्ट को हटा दूंगा, लेकिन इस बिंदु पर प्रतिष्ठा बहुत लुभावना है: डी मैं निश्चित हूं, हालांकि, यह अंत में उच्च अंक प्राप्त करेगा।

— शाहबाज़

1

: D कृपया, इसे हटाएं नहीं। निरक्षरों के लिए आपके पास एक अच्छा विषय है।

— आरआईसीएस

25

मैं भौतिकी का ऐसा विशेषज्ञ नहीं हूं, लेकिन मैं कुछ कारणों से सोच सकता हूं:

शक्ति । किसी कार्य को करने के लिए आपको जितनी शक्ति चाहिए वह उस कार्य को करने में लगने वाले समय के विपरीत आनुपातिक है। मुझे लगता है कि यह सर्वविदित है कि कुछ तेजी से करने के लिए अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है, अन्यथा आप बिना किसी लागत के सब कुछ तेजी से कर सकते थे।
संगणना गति । शक्ति (ऊपर) के बारे में बयान आंदोलनों तक सीमित नहीं है। यह संगणना के लिए भी सही है। क्या आपने देखा है जब आपका लैपटॉप पावर-सेविंग मोड पर होता है, तो यह धीमा चलता है? प्रोसेसर के साथ, यदि आप दो बार तेजी से गणना करते हैं, तो आपको इसे करने के लिए चार गुना अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। नतीजतन, सबसे अधिक संभवत:, मार्स रोवर्स का सीपीयू भी तेज गति से काम नहीं कर रहा है। इसलिए, यदि रोवर को आगे बढ़ने से पहले कुछ प्रक्रिया करने के लिए समय की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए पर्यावरण की छवियों), तो इसे धीमी गति से स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है ताकि यह धीमी गति से डेटा प्राप्त करे। इतना धीमा करें कि यह उन्हें संसाधित कर सके।
स्थिरता । मेरा मानना है कि इस घटना के लिए मुझे आपको सूत्र देने की आवश्यकता नहीं है:

सीधे शब्दों में कहें, जिस धीमी गति से आप चलते हैं, एक रिज पर उतारने की संभावना कम होती है और जब आप उतरते हैं तो संभवतः अपनी स्थिरता खो देते हैं।
गतिशीलता । यदि आप यथोचित धीमी गति से चलते हैं, तो आपको स्टीयरिंग पर कोई परेशानी नहीं होगी। दूसरी ओर, उच्च गति पर, आपको मुड़ने के लिए बड़े वक्रता की आवश्यकता होती है, साथ ही बाहरी तरफ पहियों पर अधिक दबाव पड़ता है।

ध्यान दें कि इनमें से कुछ मुद्दे, जैसे स्थिरता, पृथ्वी पर रोबोट के लिए भी सही हैं। हालाँकि, यहाँ पृथ्वी पर हम हमेशा वाहन को पलट सकते हैं अगर वह पलट जाए, लेकिन मंगल पर हम उस पर मार्टियंस का भरोसा नहीं कर सकते (वे अपनी पीठ पर अटके रोवर को पसंद कर सकते हैं और इसकी पूजा शुरू कर सकते हैं, जो हमारे लिए पूरी तरह से शांत नहीं है) ।

— शाहबाज
स्रोत

3

ऊर्जा शायद प्रमुख सीमित कारक है। जिज्ञासा लगभग एक टन (एक सबकॉम्पैक्ट के समान) वजन होती है, लेकिन यह शक्ति का स्रोत केवल 125W शक्ति का उत्पादन करता है। यदि सभी शक्ति ड्राइव ट्रेन के लिए उपलब्ध थी जो केवल होगी ।16HP; कंप्यूटर, उपकरण और रेडियो के बाद से उपलब्ध वास्तविक राशि कम है और सभी एक हिस्सा भी लेते हैं।

— दान नीली

1

मुझे आपकी ज़रूरत की गोली को एक कारण के रूप में समझने में संकोच है। उच्च गति, लंबी अवधि के लिए पर्याप्त शक्ति प्राप्त करना, रोवर वर्तमान तकनीक के साथ संभव नहीं है, इसलिए सभी प्रस्तावित मिशनों को यात्रा की धीमी दर और अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्र के गहन अध्ययन के लिए डिज़ाइन किया गया था। यदि 10-100 किमी / दिन की सीमा के साथ एक रोवर संभव था तो अनुसंधान प्रस्तावों का एक पूरी तरह से अलग सेट संभव होगा। पूर्व यह निर्धारित करने के लिए कि यह कैसे खुदी हुई थी, वैलेर्स मेरिनारिस की लंबाई का अन्वेषण करें।

— दान नीली

1

+1 गुरुत्वाकर्षण में अंतर को देखते हुए स्थिरता एक गंभीर समस्या हो सकती है।

— सुल्तान

2

"जिस ऊर्जा का आप किसी कार्य के लिए उपयोग करते हैं, वह उस कार्य को करने में लगने वाले समय के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।" - यह वास्तव में सच नहीं है। उपवास के रूप में दो बार कुछ करने के लिए बल की दोगुनी आवश्यकता होती है, लेकिन ऊर्जा की समान मात्रा। जब तक लिमिटिंग फैक्टर ऐसा कुछ न हो, जो स्क्वायर के साथ स्केल करता है (जैसे आपकी गति के वर्ग के साथ द्रव प्रतिरोध स्केल), लेकिन इसे लागू करने के लिए मार्स रोवर को आपको यह बताना होगा कि वहाँ कौन से विशिष्ट सीमित कारक हैं।

— MatsT

1

ये सभी अच्छे कारण हैं कि सामान्य रूप से एक रोबोट धीमा क्यों होता है, लेकिन क्यूरियोसिटी धीमा क्यों जाता है, इसके निलंबन डिजाइन का एक परिणाम है।

— इयान

19

इसका एक कारण पृथ्वी और मंगल के बीच संचार में देरी है।

पृथ्वी से मंगल तक के संकेतों के लिए राउंड ट्रिप का समय कई मिनट है, जिसका अर्थ है कि आप रोबोट को रियलटाइम में प्रसारित नहीं कर सकते। इसका मतलब है कि रोबोट को कुछ स्वायत्त बाधा निवारक क्षमता की आवश्यकता है जो इसे अटकने या अन्यथा मुसीबत में डालने से रोकने में मदद करे।

मार्स रोवर्स पर खतरनाक परिहार उपकरण आमतौर पर बहुत ही रूढ़िवादी तरीके से डिज़ाइन किया गया है, जिसका अर्थ है कि धीमी गति से ड्राइव करें और अपने पर्यावरण की जांच करने के लिए अक्सर रोकें।

विकिपीडिया से, मार्स एक्सप्लोरेशन रोवर्स (आत्मा और अवसर) के लिए:

... खतरा परिहार सॉफ्टवेयर यह 20 सेकंड के लिए हर 10 सेकंड को रोकने का कारण बनता है ताकि वह उस इलाके को देख सके और समझ सके जो उसने चलाया है।

— WildCrustacean
स्रोत

ठीक ठीक। वाहन के डिजाइन / निर्माण / लॉन्च / रिमोट-अपडेट के समय उपलब्ध प्रोसेसर और सॉफ्टवेयर इससे ज्यादा तेज नहीं चल सकते।

— होब्स

ऐसा लग रहा है कि यह hazard avoidanceगलत प्रतिमान है। रोबोट को 50 मीटर ऊर्ध्वाधर उड़ान के बाद क्रैश लैंडिंग के बाद कॉकरोच की तरह काम करना चाहिए: उठो और बूगी। आप परीक्षण कर सकते हैं कि पृथ्वी पर भी, मंगल ग्रह पर प्रकाश मिनट दूर नहीं।

— ott--