月球多機器人協作系統的挑戰與突破

在太空探索任務中，系統架構扮演著至關重要卻常被低估的角色。從整體任務規劃到系統內部元件間的訊息傳遞，這些架構設計都直接影響任務成敗。近年來，太空探索領域最受矚目的議題之一，就是多機器人協作系統(MRS)的發展。

目前在地球與太空中，開源機器人作業系統(ROS)是最廣泛應用的框架，從家用吸塵器到大型礦用卡車都能見到它的身影。最新版本ROS2更採用中介軟體來處理機器人間的網路通訊與數據封包等關鍵功能。盧森堡大學的研究團隊特別針對行星探索任務，從眾多中介軟體中篩選最適方案。

想像一群機器人在月球表面爬行探索並相互通訊的場景確實令人振奮，但要實現這樣的系統仍面臨諸多挑戰。其中最可能的解決方案是採用網狀網路架構，這種架構讓每個節點都能直接互連，無需依賴中央樞紐。相較於傳統星型網路，網狀網路具備更高的穩定性和靈活性，但同時也帶來更高的運算負荷和通訊延遲。

研究團隊在《智能機器人系統期刊》發表論文，針對三種ROS2中介軟體進行實測比較：預設的FastDDS、擅長大型訊息傳輸的CycloneDDS，以及專為不穩定網路設計的Zenoh。測試指標包含網路覆蓋率、頻寬使用率、訊息延遲時間，以及CPU和記憶體使用率等關鍵參數。

有趣的是，研究人員並未直接登月測試，而是在校園環境中模擬月球探索情境。他們搭建了一個包含登陸器、兩台探測車和固定天線的MRS系統，其中一台探測車會逐漸遠離其他成員，藉此觀察不同訊息量下的網路表現。

實驗結果顯示，Zenoh在網路可靠性、數據負載和延遲表現上最為出色，雖然運算資源消耗略高。這項研究為未來外星球的機器人協作系統奠定重要基礎，無論最終採用何種框架，網狀網路架構都將是支持人類探索外星世界的關鍵技術。

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