月球车也能“跑高速”？中国团队突破全轮贴地技术，崎岖地形稳如“太空高铁”-

“玉兔二号在月球上走了10年，累计行驶才1200多米，比马拉松选手的‘龟速’还慢！未来月球基地建设、火星资源勘探，总不能靠‘慢走漫游’吧？”近年来，行星探测任务对漫游车的速度和地形适应性提出迫切需求，但月球、火星表面的陨石坑、碎石堆如同“天然减速带”，传统漫游车稍快就可能打滑、颠簸甚至“翻车”。近日，我国哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室团队在《Front. Mech. Eng.》发表研究，提出高速行星漫游车（HPR）设计新范式——通过“多环自适应悬架+主动控制”技术，让漫游车在崎岖地形上高速行驶时仍能“全轮贴地、稳如高铁”，仿真验证显示其在极端地形下速度提升至传统车型的2.5倍，为深空探测“提速”提供关键技术支撑。

传统漫游车“龟速”的秘密：被地形“卡脖子”的悬架

“不是不想快，是悬架‘扛不住’！”团队负责人解释，传统行星漫游车（如玉兔二号）最高速度约0.2米/秒（0.72公里/小时），相当于人类散步速度的1/3，主要受两大“地形难题”制约：

路面“颠簸放大器”：月球表面粗糙度远超地球（如图1功率谱密度PSD图显示，月海区域微小凸起达毫米级，高地碎石尺寸超半米），速度提升会让地面冲击呈几何级放大，就像“开电动车过搓衣板路”，车身剧烈震动可能导致精密仪器失灵；
悬架“非刚即柔”困境：传统刚性悬架（如图4a）像“硬骨头”，遇到障碍物车轮易悬空（如图3显示，0.05米/秒速度下地面加速度激励已达某阈值，速度翻倍后激励幅度激增）；柔性悬架（图4b）虽能减震却“软塌塌”，高速时车身侧倾严重，就像“开没有减震的自行车过坑”。

创新设计：“机械乐高”搭出“八爪鱼悬架”，全轮贴地不打滑

为破解“快与稳”的矛盾，团队从“结构+控制”双维度突破：

多环悬架“刚柔并济”：放弃传统单一悬架，首创“并联主动悬架”（图4c）与“多环机构”组合——每个车轮通过独立悬架与车身连接，悬架内置弹簧阻尼器和主动关节（图8-10），能像“八爪鱼的触手”实时调整角度和高度，确保全轮始终贴地（3.1.1“全轮附着状态”）。
拓扑结构“积木法”：通过单开链（SOC）单元进行悬架类型综合（图7），像搭“机械乐高”一样组合出不同环数的机构（Tables 1-5显示单环到五环拓扑结构），最终选定四环悬架（图11）：四个闭环交叉连接，既保证刚性（抗颠簸）又具备6个自由度（DOF，三维空间姿态调整），就像“给漫游车装了‘智能减震腿’，遇坑能抬、遇坡能踩”。

控制“黑科技”：悬架会“读地形”，主动调整比“老司机”还稳

设计的核心是让悬架从“被动减震”升级为“主动防御”：

实时“地形扫描”：通过地面加速度传感器（类似汽车ESP系统）监测路面起伏，0.1秒内计算出每个车轮的理想接地位置；
多环协同发力：四环悬架的主动关节像“肌肉群”协同动作——左前轮遇凸起时，对应悬架收缩“抬腿”，右后轮遇凹陷时，伸展“踩实”，确保车身姿态平稳（如图5幅频特性显示，并联主动悬架在高频段震动衰减率比刚性悬架高，过滤颠簸效果更优）；
拓扑优化“不卡顿”：通过SOC单元对称分布（图6连接点布局），确保悬架自由度与地形复杂度匹配，避免“关节打架”，就像“给机械腿装了‘协调中枢’”。

仿真验证：Class E级“月球搓衣板路”，速度翻倍仍稳如平地

团队在仿真中对四环HPR进行“极限测试”：

最崎岖地形（Class E级）：模拟月球高地碎石路面（图12 ISO Class E路况），HPR以0.5米/秒（1.8公里/小时，传统车型2.5倍）行驶，垂直加速度均方根值（Fig.13d）比刚性悬架降低，车身“点头”（俯仰加速度）和“侧倾”（横滚加速度）幅度减少，精密仪器“坐享”高铁级平稳；
交叉轴障碍（车轮高低差）：四个车轮分别通过不同高度障碍（图16a），主动悬架实时调整轮载，各轮接地压力波动控制在±10%以内（图16b），避免打滑或悬空——这意味着即使单侧车轮陷入10厘米深陨石坑，另一侧车轮仍能提供足够抓地力，防止“翻车”。

未来展望：探月“提速器”来了，2030年或实现“月球车跑马拉松”

这项技术为深空探测任务带来变革：按0.5米/秒速度，HPR一天可行驶43.2公里，是玉兔二号日均行程（200米）的216倍，能快速覆盖月球熔岩管、火星古河道等关键区域。团队计划下一步开展物理样机试验，验证-180℃极端低温和真空环境下的悬架性能，为我国载人登月、火星采样返回任务提供支撑。

“未来若优化至1米/秒（3.6公里/小时），月球车跑完42公里马拉松仅需11.7小时，深空探测效率将大幅提升。”论文通讯作者表示。