Yksikään vulkanoitu kumirengas ei ole koskaan vierinyt toisen planeetan pinnalla. Poikkeuksina ovat kaksi muokattua lentokonerengasta, jotka kiinnitettiin Neuvostoliiton Lunokhod-suunnitelman varhaisimpiin maanpäällisiin testilaitteisiin, sekä avaruussukkulan kiitotiellä laskeutumisen telineet. Maapallon ulkopuolella pyörät ovat metallisia veistoksia, jotka on suunniteltu taipumaan kuin jouset ilman ilmaa.
Robottien maastomekaniikka
3D-suunnitteluhahmo • Kiinteän ja verkkorakenteisen pyörän vertailu
Vuoden 1997 11,5 kg:n Sojourner-roverista alkaen Spirit, Opportunity (joka ajoi 45,16 km 14 vuoden aikana), Curiosity ja Perseverance NASAn Jet Propulsion Laboratory kehitti passiivisen kuusipyöräisen nivelmekanismin, joka ei tarvitse lainkaan kierrejousia.
Tavallinen jousitettu auton alusta kallistuu rajusti, jos yksi etupyörä nousee säteensä kaksinkertaisen korkuisen kiven päälle, jolloin vastakkainen pyörä kevenee ja pito heikkenee. Keinuvaunu-jousitus (rocker-bogie) yhdistää kummankin puolen kolme pyörää kääntyvän vaunun ja pääkeinuvarren kautta, jotka on kytketty toisiinsa rover-ajoneuvon pohjan alla olevalla differentiaalitangolla. Kun vasen etupyörä nousee 40 senttimetrin kiven päälle, runko kallistuu vain puolet tuosta kulmasta, ja kaikki kuusi pyörää pitävät lähes yhtä suurta alaspäin suuntautuvaa voimaa.
Miksi Mars-roverit etenevät noin 150 metriä tunnissa (4,2 cm/s)? Koska jousittamaton nivelmekanismi ei pysty vaimentamaan nopeita iskuimpulsseja. Lisäksi radiosignaalin kulkuaika Maan ja Marsin välillä edestakaisin on 8–44 minuuttia, mikä edellyttää sisäänrakennettua stereonäköön perustuvaa esteiden väistöä (`AutoNav`) jokaisen maastometrin arvioimiseksi.
Massan säästämiseksi 899 kg painavan Curiosity-roverin 50 senttimetrin alumiinipyöriä jyrsittiin ohuiksi, vain 0,75 millimetrin pinnanpaksuuteen, aggressiivisten siksak-nastojen väliin. Kun Curiosity ylitti Gale-kraatterissa sementoituneita, terävän teräviä hiekkakivi-„ventifakteja”, differentiaalinivelmekanismi työnsi vahingossa takapyöriä vaakasuoraan kivenkärkiä vasten ja repi alumiinisia pintalevyjä.
Perseverancen kohdalla insinöörit kapensivat pyörän leveyttä, kasvattivat halkaisijan 52.5 senttimetriin, kaksinkertaistivat pinnan paksuuden ja korvasivat terävät V-muotoiset kuviot 48 loivasti kaarevalla tarttumanokalla.
Joustavat verkkopyörät tarjoavat löyhässä maassa paljon suuremman kosketuspinnan kuin jäykät alumiinisylinterit, edellyttäen että metallilanka ei muovaudu pysyvästi tuhansien taivutussyklien jälkeen.
Alexander Kemurdzhianin tiimi VNIITransmashissa suunnitteli Lunokhodin kahdeksan jäykkään napaan kiinnitettyä langasta punottua pyörää, joissa oli polkupyörämäiset tangentiaaliset titaanisäteet ja titaaninastat. Jos moottori jumittui tyhjiössä, pieni räjähdyspanos katkaisi käyttöakselin, jolloin pyörä pääsi vapaasti pyörimään eikä raahautunut kuin ankkuri. Kiinan 140 kg:n Yutu-2 käyttää kuutta seulaverkkopyörää Kuun kaukopuolella von Kármánin kraatterissa.
Tavallinen jousiteräs taipuu pysyvästi noin 0,5 prosentin venymän jälkeen. Nikkeli-titaani (nitinoli) -stoikiometriset seokset käyvät läpi palautuvan, jännityksen aiheuttaman faasimuutoksen austeniitti- ja martensiittikiteiden välillä, mikä mahdollistaa jopa 10 prosentin elastisen muodonmuutoksen, eli kolmekymmenkertaisen määrän teräkseen verrattuna. Kierretyt nitinolirenkaat voivat painua aivan akselin tasolle rosoisen basaltin yli ja palautua siististi takaisin pyöreiksi.
Asteroidilla Ryugu painovoima on yksi kuudestakymmenestätuhannesta Maan painovoimasta. Mikä tahansa pyörien vääntömomentti lähettää roverin heti hitaaseen vapaapudotukseen. JAXAn 1,1 kg:n MINERVA-II-roverit ja DLR/CNESin MASCOT poistivat pyörät kokonaan. Ne pyörittävät sisäisiä epäkeskoisia painoja ja hyppivät sulavasti kivikenttien yli 15 minuutin ballistisilla kaarilla.
Aurinkokunnan rikkaimmat tieteelliset kohteet, kuten kuun kattoaukkokuopat, Titanin metaanidyynit ja Enceladuksen jäiset tuuletusaukot, vaativat rakenteita, jotka ovat kaukana nelipyöräisistä mönkijöistä.
Saturnuksen kuu Titan yhdistää 0,138 g:n painovoiman ja typpiilmakehän, joka on merenpinnan tasolla neljä kertaa tiheämpi kuin Maan. Lentäminen on aerodynaamisesti noin 38 kertaa helpompaa kuin Maassa. JHU APL:n autonkokoinen Dragonfly-roottorikone käyttää MMRTG-ydingeneraattoria akkujen lataamiseen useiden kilometrien lentojen välillä orgaanisten hiekkadyynien yllä.
Pystysuorien marsilaisten toistuvien rinnelinjojen tai kuun laavaputkien kattoaukkojen näytteenottoon JPL:n nelipyöräinen DuAxel-rover ankkuroi takaosansa tukevasti tasaiseen maahan. Samalla kaksipyöräinen etuakseli irtoaa ja laskeutuu 70 asteen kallioita alas sähkömekaanisen teho- ja datakaapelin varassa.
Maanpäällisillä jäätiköillä testattu Exobiology Extant Life Surveyor (EELS) ketjuttaa pyöriviä kierteisiä segmenttejä neljän metrin mittaiseksi robottikäärmeeksi. Se pystyy kiemurtelemaan vaakasuoraan pehmeän lumen läpi tai tukeutumaan ulospäin laskeutuakseen kapeisiin halkeamiin, kuten niihin, joita kuvitellaan Saturnuksen kuulle Enceladukselle.
Käytämme evästeitä Käytämme välttämättömiä evästeitä sivuston toimintaan ja suostumuksellasi valinnaisia evästeitä käyntien mittaamiseen. Voit muuttaa tätä milloin tahansa. Lue lisää