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幾十家單位爭(zhēng)做月球車 性能外貌仍處于設(shè)想階段

2004年04月08日 10:48

  中新網(wǎng)4月8日電 中國(guó)月球探測(cè)系統(tǒng)工程“嫦娥工程”已正式立項(xiàng)與實(shí)施。目前,國(guó)內(nèi)已有一批高校和科研院所瞄準(zhǔn)月球車研制項(xiàng)目,進(jìn)行了先期的方案設(shè)計(jì)和研制。昨天的《中國(guó)航天報(bào)》刊文介紹了幾種正在進(jìn)行研制的月球車。

  ■502所的月球車發(fā)揮GNC技術(shù)特長(zhǎng)

  航天科技集團(tuán)公司502所從1998年就開(kāi)始了月球車虛擬樣機(jī)的研制,并在2002年通過(guò)計(jì)算機(jī)完成了虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì),目前正處于關(guān)鍵技術(shù)研究和樣車研制階段。

  502所目前正在研制的是6輪搖臂式月球車。為更好地適應(yīng)月球環(huán)境、減少布線、優(yōu)化控制性能,設(shè)計(jì)中將輪系的電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、控制、通信、數(shù)據(jù)采集與處理、傳感器等全部集成于輪部,形成獨(dú)特的一體化輪系系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)軟硬件的模塊化。

  據(jù)502所空間機(jī)器人與智能控制研究室主任陳建新博士介紹,月球車的研制涉及到材料、機(jī)械、控制、車載傳感器等多方面的技術(shù),同時(shí)月球車要在月球的高溫差、高輻射、地形多變的環(huán)境下工作,對(duì)月球車的各項(xiàng)技術(shù)要求非常高。502所主要從事航天器控制研究,在空間機(jī)器人的智能自主制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GNC)技術(shù)方面取得了豐富的研究成果,有一系列成熟的控制理論與方法。因此,該室將月球車的導(dǎo)航與控制系統(tǒng)作為月球車研制的重點(diǎn),綜合立體視覺(jué)圖像處理、環(huán)境感知和重構(gòu)、多傳感器信息融合、智能自主導(dǎo)航、路徑規(guī)劃與避障等多項(xiàng)技術(shù),在嚴(yán)格的通信約束、功率限制以及有限的計(jì)算容量下增加探測(cè)車的自主性。

  502所計(jì)劃于今年年內(nèi)研制出6輪搖臂式月球車的原理樣車。由于處于航天系統(tǒng)內(nèi),對(duì)各項(xiàng)月球車技術(shù)指標(biāo)相對(duì)熟悉,陳建新主任對(duì)最終參與月球探測(cè)二期工程很有信心。

  ■哈工大的月球車從兩輪到12輪的都有

  今年年初,“哈工大機(jī)器人上月球”曾被評(píng)為“2003年哈爾濱人最期待的十件大事之一”。據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院劉暾教授介紹,哈工大調(diào)動(dòng)各院系的優(yōu)勢(shì),共同成立了研究月球車的課題組和深空探測(cè)技術(shù)研究中心,從1999年開(kāi)始進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

  目前,哈工大科研人員已做了從兩輪到12輪的多個(gè)月球車模型。哈工大在前蘇聯(lián)、美國(guó)的月球車的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn),除研制了6輪、8輪的月球車之外,提出了新型兩輪并列式新結(jié)構(gòu)月球車,這是該校自行研制的、具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型月球車結(jié)構(gòu)。此前,哈工大的3種型號(hào)樣車曾向公眾展示,其中就有兩輪并列式和6輪搖臂——轉(zhuǎn)向架式以及行星輪式。這3種是針對(duì)不同環(huán)境對(duì)月球平衡性、越障性、速度和抗顛覆性的要求而設(shè)計(jì)。如遇到月球車著陸區(qū)域平坦,對(duì)越障能力要求不高,兩輪月球車即可完成任務(wù),而遇到地形復(fù)雜的地區(qū)則需要6輪或12輪月球車。

  據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)有關(guān)人士說(shuō),月球車仍處于理論研究階段,例如,通過(guò)動(dòng)畫演示計(jì)算出所需要的數(shù)據(jù),通過(guò)模型演示月球車的運(yùn)動(dòng)情況等。據(jù)介紹,目前的月球車樣車用普通的金屬材料制成,是不能真正上月球的。

  ■北航的月球車能9自由度6足全方位步行

  由北京航空航天大學(xué)提出的9自由度6足全方位步行月球車有著較大突破,利用巧妙的6足月球車至少由18個(gè)自由度減少為9個(gè)自由度,并可實(shí)現(xiàn)全方位的行走;可在腳與地面無(wú)滑動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)任意度連續(xù)轉(zhuǎn)向,轉(zhuǎn)向問(wèn)題是步行機(jī)的一個(gè)最大問(wèn)題,9自由度6足全方位步行月球車是一個(gè)真正意義上的自由行車,具備一定的運(yùn)載能力,具備較強(qiáng)的越障和爬坡能力。

  9自由度6足全方位月球車,能確保月球車在月球上輕松越過(guò)18厘米高的障礙,而車身沒(méi)有大的起伏,真正做到在月球上“如履平地”。采用電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng),用太陽(yáng)能和燃料電池供電。其上裝備機(jī)械手和三維立體攝像機(jī),具有全新攝影功能,并能將照片傳回地面控制中心。能夠自動(dòng)識(shí)別路面、選擇路徑,完成采集樣本等月球探測(cè)工作。

  目前,北京航空航天大學(xué)正在加緊研制9自由度6足全方位月球車的驗(yàn)證樣機(jī)。

  ■清華大學(xué)的月球車6輪如履平地

  1998年,我國(guó)有關(guān)方面通過(guò)了由清華大學(xué)牽頭的“月球探測(cè)機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)分解”的立項(xiàng)研究。

  由于月球表面崎嶇不平,所以由清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系正在研制的月球車采用了6個(gè)輪子,其中每側(cè)的兩個(gè)輪子通過(guò)兩個(gè)搖臂與另一個(gè)輪子相連,車尾還有一個(gè)搖臂用來(lái)減輕車身的起伏。月球車每個(gè)輪子里都裝有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),采用自備電池和太陽(yáng)能電池供電,每個(gè)輪子都可單獨(dú)啟動(dòng),這套獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能確保月球車在月球上輕松越過(guò)18厘米高的障礙,而車身沒(méi)有大的起伏,真正做到在月球上“如履平地”。此外,月球車前部還裝有一排4個(gè)探照燈,頂部裝有一臺(tái)三維立體攝像機(jī),這臺(tái)有三個(gè)攝像頭的攝像機(jī)具有全新攝影功能,并能將照片傳回地面控制中心。

  在此前這一款月球車向公眾展示時(shí),清華大學(xué)有關(guān)專家表示,清華大學(xué)月球車還無(wú)法適應(yīng)月球上的環(huán)境。中國(guó)月球車的最終方案將由用戶來(lái)確定,美國(guó)在進(jìn)行月球探測(cè)時(shí)也由多家同時(shí)進(jìn)行樣車研制,最后從中確定一家。

  ■歐陽(yáng)自遠(yuǎn)如是說(shuō)

  近日,記者采訪了中國(guó)探月工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)院士。

  歐陽(yáng)院士說(shuō)這些單位參與的積極性值得肯定。但目前探月工程小組還沒(méi)有提出對(duì)月球車最終的、具體的各項(xiàng)指標(biāo),所以各單位的月球車日后必須與月球探測(cè)的要求結(jié)合起來(lái),進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和修改。今后將提出月球車的總體技術(shù)要求,并采取競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,優(yōu)選最適合月球探測(cè)指標(biāo)的月球車項(xiàng)目。(記者:胡群芳、陳永杰)

 
編輯:金秋


 
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