火星探査機はなぜそんなに遅いのですか？

火星探査機は通常非常に遅いです。たとえば、好奇心の平均速度は1時間あたり約30メートルです。

なぜそんなに遅いのですか？それは、特定の電力制限によるものですか、それとも他の理由によるものですか？それが遅い理由の一番の理由は何ですか？

これは、とやるべきことがあるロッカーボギーサスペンション何よりもの。

このシステムは、大きな障害物を乗り越える際の動的な衝撃とその結果生じる車両への損傷を最小限に抑えるために、約10 cm / sの低速で使用するように設計されています。

ゆっくりと移動する代わりに、ローバーはホイール直径の2倍の岩を登ることができます（通常のサスペンションでは、ホイール直径の半分を超えるものに問題があります）。これは、文字通りエイリアンの風景を旅行するときに重要です。

（http://en.smath.info/forum/yaf_postst995p2_Animation-of-mechanisms.aspxを介した画像）

低速には他にも利点があります。ナビゲーションカメラでキャプチャされた連続するフレーム間の相関関係の改善、パスの計画時間の延長、および省電力です。ただし、サスペンションシステムによって提供される機能（スタックしたり損傷したりすることなく火星の表面に存在する障害物を乗り越える）がなければ、他の利点は無意味です。

これはソフトボールの質問のように思えますが、驚くほど微妙です。ここにはいくつかの優れた答えがありますが、基本的な厳密さを追加できます。

ローバーの移動が非常に遅いのは、本質的に数百万ドルの機器に注意する必要があるためです。しかし、言及する価値のある他の設計上の制約がいくつかあります。

• $$\int^{T_{final}}_{T_{initial}} [ c_0 v(t)^2 + c_1 a(t)^2 + c_3v(t) + c_4a(t) + c_5v(t)*a(t) + C ]dt$$ $c_0...c_6$。注LIDARは、Google Carなどの自動運転の無人車両で広く使用されています。それは私に...をもたらします

• $O(r^3)$$r$

• 通信遅延。前述のように、ロボットはi）自律型であり、ii）センシングが制限されています。人間は、ロボットが愚かなことをしていないことを確認するために、常に「チェックイン」する必要があります（最先端の計画アルゴリズムにもかかわらず）。これは、ロボットが指示を待つことを意味する多くのことを、目標に向かってこのように遅いの平均進捗状況を。以前の参考文献はこれに対処しています。

• 安定性。安定性/堅牢性を実現するために、ローバーはロッカーボギーシステムを使用しています。これを参照してください。このシステムは、低速で動作するように設計されています。速く行って岩にぶつかると、ローバーが壊れます。そのセンサーベースのモーションプランニングを想像してみてください。ここで、関連するすべてのセンサーがロボットの上部に取り付けられたマスト上にあるときに実行してください。検知ペイロードを安定させることが非常に重要であることがわかります。

私は物理学の専門家ではありませんが、いくつかの理由が考えられます。

• パワー。タスクを実行するために必要な電力量は、そのタスクを実行するのにかかる時間に反比例します。何かをより速く行うにはより多くの電力が必要であることはよく知られていると思います。
• 計算速度。（上記の）力に関する声明は、動きに限定されません。計算にも当てはまります。ラップトップが省電力モードになっていると、動作が遅くなることに気づきましたか？プロセッサを使用すると、何かを2倍速く計算する場合、4倍のエネルギーが必要になります。その結果、おそらく、マーズローバーのCPUも高速で動作していません。したがって、移動する前に何かを処理するためにローバーが時間を必要とする場合（環境の画像など）、低速でデータを受信するように低速で移動する必要があります。それらを処理できるように十分に遅い。

• 安定性。この現象の公式を示す必要はないと思います。

  

  簡単に言えば、速度が遅くなればなるほど、尾根を越えて持ち上がる可能性が小さくなり、着陸時に安定性が失われる可能性があります。

• 機動性。適度に遅い速度で行けば、ステアリングに問題はありません。一方、高速では、曲がるのにより大きな曲率が必要であり、外側の車輪にかかる圧力も大きくなります。

安定性などのこれらの問題の一部は、地球上のロボットにも当てはまることに注意してください。ただし、ここでは地球上で車両をひっくり返すことができますが、火星では火星人を信頼することはできません（ローバーが背中に貼り付いて崇拝し始めるのを好むかもしれません。 。

1つの理由は、地球と火星間の通信遅延によるものです。

地球から火星への信号の往復時間は数分です。これは、ロボットをリアルタイムで遠隔操作できないことを意味します。つまり、ロボットが立ち往生したりトラブルに巻き込まれたりするのを防ぐために、ロボットには何らかの障害物回避機能が必要です。

火星探査機の危険回避装置は、一般的に非常に保守的な方法で設計されています。つまり、低速で運転し、頻繁に停止して環境を確認します。

ウィキペディアから、火星探査ローバー（スピリットと機会）のために：

...ハザード回避ソフトウェアにより、10秒ごとに20秒間停止し、走行した地形を観察して理解します。