当人类最终踏上 火星 时，他们身边可能会有一位四条腿的伙伴。但陪伴他们的 狗 并非真正的犬科动物，而是一台 四足机器人，旨在 采集样本 并防止火星上的宇航员扭伤脚踝。它具备自主能力，能够独立于人类运作。换句话说，这只火星狗将可以“脱绳”行走。
来自俄勒冈州立大学、南加州大学、宾夕法尼亚大学和德克萨斯农工大学的科学家团队本月初在新墨西哥州的白沙国家公园测试了这款未来火星机器人犬的原型。在五天的时间里，该机器人被赋予的任务是在该地区松散、不稳定的 土壤 上行进，这种土壤旨在模仿这颗红色星球的表面。此次测试是在大约两年前，该机器人曾在俄勒冈州胡德山进行过 类似实验 之后进行的，那里的地形也与月球相似。
研究人员希望，从这两次沙漠考察中学到的经验将使这只机器人犬获得它所需的“优势”，能够作为一种独立的伙伴，加入宇航员 未来前往月球（最终是火星）的探测任务。它将收集样本，并在宇航员接近不稳定或危险区域时向他们发出警报。恰如其分的是，这些机器人犬实验被称为 LASSIE（Legged Autonomous Surface Science in Analog Environments）项目（腿式自主地表科学类比环境项目）。
《科学美国人》分享的一段视频显示，这只名为 Spirit 的小型黑白机器人犬在广阔的沙地景观上轻快地移动着。Spirit 的“头部”由并排的几个摄像头组成。其机器人关节的快速摆动扬起沙粒，发出一种高亢的吱吱声，让人想起皮克斯动画角色。视频稍后可以看到，这只四足机器人与一个稍大的四轮探测车协同工作。
俄勒冈州立大学机器人学研究员 Cristina Wilson 在一份 声明 中说：“我们的团队非常致力于将四足机器人送上月球和火星。这是下一个前沿领域，并能利用有腿机器人的独特能力。”
为什么选择机器人狗？
如果 Spirit 的四足后继者将来真的登陆火星表面，它将不是第一个这样做的机器人。NASA 的“探路者”号探测器 于 1997 年登陆火星，七年后紧随其后的是“精神号”和“机遇号”。自那以后，又有三辆探测车（两辆来自 NASA，一辆来自中国）以及一架 小型直升机 都曾在这颗行星上工作。这些机器很有用，但四足机器人可以去到它们的轮式和翼式同类无法到达的地方。
机器人狗的四条细长腿使其能够适应不同类型的地形并保持平衡。这些腿使用研究人员称之为“本体感觉”的技术，这意味着机器人可以检测纹理的细微变化，或者识别出其中一只脚与火星表面的接触。换句话说，这只四足机器人可以“感受”并解释地表力，就像真正的狗知道何时跳过烫人的路面或不平坦的岩石地面一样。这有助于保持机器人的耐用性，但也意味着它可以充当一种安全侦察兵，走在人类宇航员前面，警告他们潜在的危险。
本月进行的测试部分旨在收集更多数据，以改进帮助机器自主运作的算法。通过使用计算机视觉和 机器学习 来规划自己的路径，该四足机器人（至少在理论上）可以通过研究人员称为“自适应采样”的过程来收集样本。有了这些新算法，它们还可以独立于人类探索区域。这种效率可以显著增加科学研究的成果。即使机器人经历了所谓的“失败”，也被视为宝贵的科研成功。
南加州大学助理教授 Feifei Qian 在去年的 宾夕法尼亚大学博客文章 中说：“当机器人腿在冰上打滑或陷入软雪时，它会启发我们寻找新的原理和策略，从而拓展人类知识的边界并催生新技术。我们从观察到的失败中学习和改进。”
新墨西哥州：在家模拟火星
尽管 一些亿万富翁声称恰恰相反，但登陆火星绝非易事。这意味着测试任何预期未来将在火星上运行的设备都面临严峻挑战。研究人员选择白沙国家公园是因为其活跃的石膏沙丘场具有各种沉积纹理，与火星的松散沙地非常相似。该地区还有一个由盐、碳酸钙和微生物组成的脆弱地表地壳，提供了一个多样化且复杂的环境来真正测试机器人的适应性。
然而，新墨西哥州和火星之间的一个关键区别是温度。火星的温度可能徘徊在零下 81 华氏度（约零下 63 摄氏度），而白沙国家公园的研究人员却面临着接近三位数的酷热天气。天气如此炎热，以至于他们不得不从日出开始实验，并在上午晚些时候结束。极端的炎热给团队带来了负担，并有使机器人电源过载的风险。
虽然 NASA 还没有（至少我们所知）计划将真正的犬类送往火星，但人类最好的朋友仍在研究过程中发挥着作用。据报道，Wilson 的一只 德国牧羊犬 Howa r d 在胡德山的实验中展现了他的运动天赋，在雪地和冰雪覆盖的岩石上优雅地奔跑和跳跃。通过研究它如何直观地克服这些障碍，研究人员可以应用这些见解来提高机器人狗的性能。
最终目标是开发出一只名副其实的“拉西”机器人狗。
