中新網(wǎng)4月8日電 中國月球探測系統工程“嫦娥工程”已正式立項與實(shí)施。目前，國內已有一批高校和科研院所瞄準月球車(chē)研制項目，進(jìn)行了先期的方案設計和研制。昨天的《中國航天報》刊文介紹了幾種正在進(jìn)行研制的月球車(chē)。
■502所的月球車(chē)發(fā)揮GNC技術(shù)特長(cháng)
航天科技集團公司502所從1998年就開(kāi)始了月球車(chē)虛擬樣機的研制，并在2002年通過(guò)計算機完成了虛擬樣機的設計，目前正處于關(guān)鍵技術(shù)研究和樣車(chē)研制階段。
502所目前正在研制的是6輪搖臂式月球車(chē)。為更好地適應月球環(huán)境、減少布線(xiàn)、優(yōu)化控制性能，設計中將輪系的電機、減速機構、驅動(dòng)、控制、通信、數據采集與處理、傳感器等全部集成于輪部，形成獨特的一體化輪系系統，實(shí)現軟硬件的模塊化。
據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(chē)的研制涉及到材料、機械、控制、車(chē)載傳感器等多方面的技術(shù)，同時(shí)月球車(chē)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(chē)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、導航與控制(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(chē)的導航與控制系統作為月球車(chē)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、多傳感器信息融合、智能自主導航、路徑規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(chē)的自主性。
502所計劃于今年年內研制出6輪搖臂式月球車(chē)的原理樣車(chē)。由于處于航天系統內，對各項月球車(chē)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(chē)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”。據哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院劉暾教授介紹，哈工大調動(dòng)各院系的優(yōu)勢,共同成立了研究月球車(chē)的課題組和深空探測技術(shù)研究中心，從1999年開(kāi)始進(jìn)行了系統研究。
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(chē)模型。哈工大在前蘇聯(lián)、美國的月球車(chē)的基礎上進(jìn)一步改進(jìn)，除研制了6輪、8輪的月球車(chē)之外，提出了新型兩輪并列式新結構月球車(chē)，這是該校自行研制的、具有獨立知識產(chǎn)權的新型月球車(chē)結構。此前，哈工大的3種型號樣車(chē)曾向公眾展示，其中就有兩輪并列式和6輪搖臂——轉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計。如遇到月球車(chē)著(zhù)陸區域平坦，對越障能力要求不高，兩輪月球車(chē)即可完成任務(wù)，而遇到地形復雜的地區則需要6輪或12輪月球車(chē)。
據哈爾濱工業(yè)大學(xué)有關(guān)人士說(shuō)，月球車(chē)仍處于理論研究階段，例如，通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示計算出所需要的數據，通過(guò)模型演示月球車(chē)的運動(dòng)情況等。據介紹，目前的月球車(chē)樣車(chē)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(chē)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(chē)有著(zhù)較大突破，利用巧妙的6足月球車(chē)至少由18個(gè)自由度減少為9個(gè)自由度，并可實(shí)現全方位的行走；可在腳與地面無(wú)滑動(dòng)的情況下實(shí)現任意度連續轉向，轉向問(wèn)題是步行機的一個(gè)最大問(wèn)題，9自由度6足全方位步行月球車(chē)是一個(gè)真正意義上的自由行車(chē)，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(chē)，能確保月球車(chē)在月球上輕松越過(guò)18厘米高的障礙，而車(chē)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)方式驅動(dòng)，用太陽(yáng)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(dòng)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(xué)正在加緊研制9自由度6足全方位月球車(chē)的驗證樣機。
■清華大學(xué)的月球車(chē)6輪如履平地
1998年，我國有關(guān)方面通過(guò)了由清華大學(xué)牽頭的“月球探測機器人總體方案設計及關(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(xué)計算機系正在研制的月球車(chē)采用了6個(gè)輪子，其中每側的兩個(gè)輪子通過(guò)兩個(gè)搖臂與另一個(gè)輪子相連，車(chē)尾還有一個(gè)搖臂用來(lái)減輕車(chē)身的起伏。月球車(chē)每個(gè)輪子里都裝有一臺發(fā)動(dòng)機，采用自備電池和太陽(yáng)能電池供電，每個(gè)輪子都可單獨啟動(dòng)，這套獨特的驅動(dòng)系統能確保月球車(chē)在月球上輕松越過(guò)18厘米高的障礙，而車(chē)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(chē)前部還裝有一排4個(gè)探照燈，頂部裝有一臺三維立體攝像機，這臺有三個(gè)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(chē)向公眾展示時(shí)，清華大學(xué)有關(guān)專(zhuān)家表示，清華大學(xué)月球車(chē)還無(wú)法適應月球上的環(huán)境。中國月球車(chē)的最終方案將由用戶(hù)來(lái)確定，美國在進(jìn)行月球探測時(shí)也由多家同時(shí)進(jìn)行樣車(chē)研制，最后從中確定一家。
■歐陽(yáng)自遠如是說(shuō)
近日，記者采訪(fǎng)了中國探月工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠院士。
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)有提出對月球車(chē)最終的、具體的各項指標，所以各單位的月球車(chē)日后必須與月球探測的要求結合起來(lái)，進(jìn)行重新設計和修改。今后將提出月球車(chē)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(chē)項目。(記者：胡群芳、陳永杰)
