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(huà)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)
