中新網(wǎng)4月8日電 中國月球探測系統(tǒng)工程“嫦娥工程”已正式立項與實施。目前,國內(nèi)已有一批高校和科研院所瞄準月球車研制項目,進行了先期的方案設(shè)計和研制。昨天的《中國航天報》刊文介紹了幾種正在進行研制的月球車。
■502所的月球車發(fā)揮GNC技術(shù)特長
航天科技集團公司502所從1998年就開始了月球車虛擬樣機的研制,并在2002年通過計算機完成了虛擬樣機的設(shè)計,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)計中將輪系的電機、減速機構(gòu)、驅(qū)動、控制、通信、數(shù)據(jù)采集與處理、傳感器等全部集成于輪部,形成獨特的一體化輪系系統(tǒng),實現(xiàn)軟硬件的模塊化。
據(jù)502所空間機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、機械、控制、車載傳感器等多方面的技術(shù),同時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,對月球車的各項技術(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,綜合立體視覺圖像處理、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)劃與避障等多項技術(shù),在嚴格的通信約束、功率限制以及有限的計算容量下增加探測車的自主性。
502所計劃于今年年內(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),對各項月球車技術(shù)指標相對熟悉,陳建新主任對最終參與月球探測二期工程很有信心。
■哈工大的月球車從兩輪到12輪的都有
今年年初,“哈工大機器人上月球”曾被評為“2003年哈爾濱人最期待的十件大事之一”。據(jù)哈爾濱工業(yè)大學航天學院劉暾教授介紹,哈工大調(diào)動各院系的優(yōu)勢,共同成立了研究月球車的課題組和深空探測技術(shù)研究中心,從1999年開始進行了系統(tǒng)研究。
目前,哈工大科研人員已做了從兩輪到12輪的多個月球車模型。哈工大在前蘇聯(lián)、美國的月球車的基礎(chǔ)上進一步改進,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、具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的新型月球車結(jié)構(gòu)。此前,哈工大的3種型號樣車曾向公眾展示,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種是針對不同環(huán)境對月球平衡性、越障性、速度和抗顛覆性的要求而設(shè)計。如遇到月球車著陸區(qū)域平坦,對越障能力要求不高,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)大學有關(guān)人士說,月球車仍處于理論研究階段,例如,通過動畫演示計算出所需要的數(shù)據(jù),通過模型演示月球車的運動情況等。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個自由度減少為9個自由度,并可實現(xiàn)全方位的行走;可在腳與地面無滑動的情況下實現(xiàn)任意度連續(xù)轉(zhuǎn)向,轉(zhuǎn)向問題是步行機的一個最大問題,9自由度6足全方位步行月球車是一個真正意義上的自由行車,具備一定的運載能力,具備較強的越障和爬坡能力。
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18厘米高的障礙,而車身沒有大的起伏,真正做到在月球上“如履平地”。采用電動方式驅(qū)動,用太陽能和燃料電池供電。其上裝備機械手和三維立體攝像機,具有全新攝影功能,并能將照片傳回地面控制中心。能夠自動識別路面、選擇路徑,完成采集樣本等月球探測工作。
目前,北京航空航天大學正在加緊研制9自由度6足全方位月球車的驗證樣機。
■清華大學的月球車6輪如履平地
1998年,我國有關(guān)方面通過了由清華大學牽頭的“月球探測機器人總體方案設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)分解”的立項研究。
由于月球表面崎嶇不平,所以由清華大學計算機系正在研制的月球車采用了6個輪子,其中每側(cè)的兩個輪子通過兩個搖臂與另一個輪子相連,車尾還有一個搖臂用來減輕車身的起伏。月球車每個輪子里都裝有一臺發(fā)動機,采用自備電池和太陽能電池供電,每個輪子都可單獨啟動,這套獨特的驅(qū)動系統(tǒng)能確保月球車在月球上輕松越過18厘米高的障礙,而車身沒有大的起伏,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個探照燈,頂部裝有一臺三維立體攝像機,這臺有三個攝像頭的攝像機具有全新攝影功能,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,清華大學有關(guān)專家表示,清華大學月球車還無法適應(yīng)月球上的環(huán)境。中國月球車的最終方案將由用戶來確定,美國在進行月球探測時也由多家同時進行樣車研制,最后從中確定一家。
■歐陽自遠如是說
近日,記者采訪了中國探月工程首席科學家歐陽自遠院士。
歐陽院士說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有提出對月球車最終的、具體的各項指標,所以各單位的月球車日后必須與月球探測的要求結(jié)合起來,進行重新設(shè)計和修改。今后將提出月球車的總體技術(shù)要求,并采取競爭機制,優(yōu)選最適合月球探測指標的月球車項目。(記者:胡群芳、陳永杰)