中国航天报:几十家科研单位争做月球车 性能外貌仍处于设想阶段

点击数:    |    加入时间:2004-04-10

中国航天报2004年4月7日(记者 胡群芳 陈永杰)报道:

  随着月球探测系统工程的正式立项与实施,月球探测的二期工程蓝图也浮出水面。我国的月球探测二期工程将发射月球探测器登陆月球,而实施这一目标的重要手段之一就是月球车。月球车又叫“登月机器人”、“月面自动探测器”等。据有关专家透露,目前,国内已经有一批高校和科研院所瞄准月球车研制项目,进行了先期的方案设计和研制,如航天科技集团公司502所、北京航空航天大学、清华大学、北京理工大学、中国科技大学、哈工大、国防科技大学等十几家高校和科研单位。本文将介绍几个单位正在进行研制的月球车,也许我国未来的月球车就在其中。

  ■ 502所的月球车发挥GNC技术特长

  航天科技集团公司502所从1998年就开始了月球车虚拟样机的研制,并在2002年通过计算机完成了虚拟样机的设计,目前正处于关键技术研究和样车研制阶段。

  502所目前正在研制的是6轮摇臂式月球车。为更好地适应月球环境、减少布线、优化控制性能,设计中将轮系的电机、减速机构、驱动、控制、通信、数据采集与处理、传感器等全部集成于轮部,形成独特的一体化轮系系统,实现软硬件的模块化。

  据502所空间机器人与智能控制研究室主任陈建新博士介绍,月球车的研制涉及到材料、机械、控制、车载传感器等多方面的技术,同时月球车要在月球的高温差、高辐射、地形多变的环境下工作,对月球车的各项技术要求非常高。502所主要从事航天器控制研究,在空间机器人的智能自主制导、导航与控制(GNC)技术方面取得了丰富的研究成果,有一系列成熟的控制理论与方法。因此,该室将月球车的导航与控制系统作为月球车研制的重点,综合立体视觉图像处理、环境感知和重构、多传感器信息融合、智能自主导航、路径规划与避障等多项技术,在严格的通信约束、功率限制以及有限的计算容量下增加探测车的自主性。

  502所计划于今年年内研制出6轮摇臂式月球车的原理样车。由于处于航天系统内,对各项月球车技术指标相对熟悉,陈建新主任对最终参与月球探测二期工程很有信心。

  ■ 哈工大的月球车从两轮到12轮的都有

  今年年初,“哈工大机器人上月球”曾被评为“2003年哈尔滨人最期待的十件大事之一”。据哈尔滨工业大学航天学院刘暾教授介绍,哈工大调动各院系的优势,共同成立了研究月球车的课题组和深空探测技术研究中心,从1999年开始进行了系统研究。

  目前,哈工大科研人员已做了从两轮到12轮的多个月球车模型。哈工大在前苏联、美国的月球车的基础上进一步改进,除研制了6轮、8轮的月球车之外,提出了新型两轮并列式新结构月球车,这是该校自行研制的、具有独立知识产权的新型月球车结构。此前,哈工大的3种型号样车曾向公众展示,其中就有两轮并列式和6轮摇臂――转向架式以及行星轮式。这3种是针对不同环境对月球平衡性、越障性、速度和抗颠覆性的要求而设计。如遇到月球车着陆区域平坦,对越障能力要求不高,两轮月球车即可完成任务,而遇到地形复杂的地区则需要6轮或12轮月球车。

  据哈尔滨工业大学有关人士说,月球车仍处于理论研究阶段,例如,通过动画演示计算出所需要的数据,通过模型演示月球车的运动情况等。据介绍,目前的月球车样车用普通的金属材料制成,是不能真正上月球的。

  ■ 北航的月球车能9自由度6足全方位步行

  由北京航空航天大学提出的9自由度6足全方位步行月球车有着较大突破,利用巧妙的6足月球车至少由18个自由度减少为9个自由度,并可实现全方位的行走;可在脚与地面无滑动的情况下实现任意度连续转向,转向问题是步行机的一个最大问题,9自由度6足全方位步行月球车是一个真正意义上的自由行车,具备一定的运载能力,具备较强的越障和爬坡能力。

  9自由度6足全方位月球车,能确保月球车在月球上轻松越过18厘米高的障碍,而车身没有大的起伏,真正做到在月球上“如履平地”。采用电动方式驱动,用太阳能和燃料电池供电。其上装备机械手和三维立体摄像机,具有全新摄影功能,并能将照片传回地面控制中心。能够自动识别路面、选择路径,完成采集样本等月球探测工作。

  目前,北京航空航天大学正在加紧研制9自由度6足全方位月球车的验证样机。

  ■ 清华大学的月球车6轮如履平地

  1998 年,我国有关方面通过了由清华大学牵头的“月球探测机器人总体方案设计及关键技术分解”的立项研究。

  由于月球表面崎岖不平,所以由清华大学计算机系正在研制的月球车采用了6个轮子,其中每侧的两个轮子通过两个摇臂与另一个轮子相连,车尾还有一个摇臂用来减轻车身的起伏。月球车每个轮子里都装有一台发动机,采用自备电池和太阳能电池供电,每个轮子都可单独启动,这套独特的驱动系统能确保月球车在月球上轻松越过18厘米高的障碍,而车身没有大的起伏,真正做到在月球上“如履平地”。此外,月球车前部还装有一排4个探照灯,顶部装有一台三维立体摄像机,这台有三个摄像头的摄像机具有全新摄影功能,并能将照片传回地面控制中心。

  在此前这一款月球车向公众展示时,清华大学有关专家表示,清华大学月球车还无法适应月球上的环境。中国月球车的最终方案将由用户来确定,美国在进行月球探测时也由多家同时进行样车研制,最后从中确定一家。

  ■ 欧阳自远如是说

  近日,记者采访了中国探月工程首席科学家欧阳自远院士。

  欧阳院士说这些单位参与的积极性值得肯定。但目前探月工程小组还没有提出对月球车最终的、具体的各项指标,所以各单位的月球车日后必须与月球探测的要求结合起来,进行重新设计和修改。今后将提出月球车的总体技术要求,并采取竞争机制,优选最适合月球探测指标的月球车项目。

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