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美国先后发射了索杰纳号（Sojourner）、勇气号（Spirit）、机遇号（Opportunity）、好奇号（Curiosity）四个漫游车（Rover）到火星。几个火星车如下图所示，其中最小的是索杰纳号（左下），最大的是好奇号（右侧），居中的是勇气号（或机遇号，它们是双胞胎）。
一个重要的问题是：这些火星车采用了什么样的移动机构？
从外表上看，火星车的移动机构与其它车辆或机器人相比有明显的特征。这几个火星车的移动机构差不多，我以好奇号为例进行解释。好奇号如下图所示，它有6个轮子。火星上的地面崎岖不平，布满砂石，所以火星车必须具有很好的运动灵活性和适应能力。好奇号的底盘离地非常高，比越野车的底盘还要高，所以能通过高度变化很大的地区。为了能够在不平整的地面流畅地行驶，很多车辆都有悬挂装置。例如，家用汽车和卡车一般采用弹簧或者板簧作为悬挂机构中的弹性器件；更重的车辆，例如坦克、装甲车则采用扭杆作为悬挂装置；而特别重的车辆，例如大型平板车、重型起重机则采用液压油缸作为悬挂装置。我们知道，三点确定一个平面，而汽车至少有4个车轮。如果没有悬挂装置，车辆在不平地面行驶时必然有一个车轮接触不到地面。悬挂装置的一个作用是减轻颠簸地面的冲击。但是，好奇号没有使用上述任何一种悬挂装置，因为它的速度非常缓慢，每分钟只能走几十厘米，所以没有使用弹簧等弹性器件；悬挂装置的另一个作用是让所有的车轮都能接触到地面，使负载均匀得分散给各车轮。为了使6个轮子都能接触地面，好奇号采用了一种很巧妙的铰链机构。在重力作用下，通过关节的转动使所有轮子都能接地。
为了使好奇号具有很强的爬坡能力和越障能力，它的6个轮子全都能独立提供驱动力（六轮独立驱动），如下图所示。但奇怪的是，从图中我们找不到驱动电机在哪里。
其实，好奇号的驱动电机做的非常小巧，它直接装在了轮子的轮轴处，如下图所示。我们看不出电机的型号，可能是为此专门设计的电机。这样的电机安装方式就是传说中的轮毂电机，即电机装在车轮轮毂中。这样显然更节省安装空间，车辆底盘高度不必受到车轮轮轴高度的限制。
为了驱动车轮，需要将电机的输出力矩进行放大，为此好奇号使用了齿轮减速器，如下图所示。减速器由三个行星减速齿轮组构成，具有2000：1的减速比，因此输出的力矩很大，但是速度很慢。
火星车对运动灵活性有很高的要求，例如要能原地旋转。因此，好奇号的前后轮都可以独立转向（四轮独立转向），如下图所示。共四个轮子用来转向，因此需要4个转向电机。转向电机的转动轴一定通过轮子接地面的中心，这样转向时阻力最小，也不会带动整车一起转动。由于中间两个轮子不能转向，因此好奇号无法直接侧移（像螃蟹一些横着走）。由于好奇号的每个轮子都能独立控制，在转向时每个轮子的转速是不同的，必须控制好每个轮子的转速，使其协调，否则有的轮子快、有的慢，这样轮子就会相互拖拽（俗称打架）。对于四轮独立驱动的汽车来说，也存在这个问题。而普通汽车采用了差速器，因此不存在这个问题，其控制很简单。
你可以在NASA的官网上找到好奇号火星车的三维模型，是用Blender制作的。
模型在这里下载：https://nasa3d.arc.nasa.gov/detail/curiosity-clean
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作者：robinvista
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn/robinvista/article/details/79782178
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