行星探测机器人研究现状和发展趋势.pdf

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1、第$&卷第*期机器人BCDCEF}!1$&0T}1*$##$年?月XM"0$##$文章编号!"##$%#&&’($##$)#*%#$’+%#+行星探测机器人的研究现状和发展趋势,刘方湖陈建平马培荪曹志奎(上海交通大学机械工程学院上海$###*#)摘要!综述了行星探测机器人(-./)的研究状况0分析了-./发展中所面临的主要问题0并预测了-./的发展趋势1关键词!空间机器人2行星探测机器人2移动机器人中图分类号!3-$&文献标识码!45676859:7;8;<78=>>6?6@ABC6=;;56=>;AD85>7B@8=6;85E6FB@A58;GA=5AHA;7IJKLMNO%PQRS

2、.TUVMN%WVNOXY-ZV%[QNRY]PV%^QV(_‘abcdeacfgdhed‘‘iedhjabkkf0jbcdhbceleckmkdhndeo‘ipemq0jbcdhbce$###*#)8rstuvwt!3PV[WMWZxxZyVZz[{PZxZ[ZMx

3、P[{M{Q[{}zMx~[W!MNZ{Mx"Z#W!}xM{V}Nx}$}{[(-./)0MNM!"%Z[{PZ&MVNWx}$!Z&[VN{PZVx~ZyZ!}W&ZN{0MN~WxZ~V

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5、x"Z#W!}xM{V}Nx}$}{[0&}$V!Zx}$}{[.引言(G/tu,-0wt1,/)因此0行星探测移动机器人的研究受到世界各国的高度重视1据$###年2中国的航天3白皮书介绍0中国把发行星探测移动机器人的研究涉及多种学科和技展空间科学4开展以月球探测为主的深空探测的预术0研究主题很多1本文仅仅综述一下行星探测机器先研究作为今后十年或稍后一个时期中国航天事业人移动系统的国内外研究现状1的发展目标之一1由此可见0在我国进行月球探测移动机器人的研究是国家发展的需要0有着广泛而深<行星探测机器人的研究现状(5)s)vuw=远的意义0具体如下!stvt0s,>B65)5行星探测机器

6、人(简称-./)是着陆探测和<1.行星探测机器人的起源取回样品到实验室分析的有力工具6"71行星探测机器人属于移动机器人研究领域1地8大大节省探测成本!根据粗略的估计0一次有面移动机器人起源于中国1我国东汉(公元$?@$$#)人驾驶的飞行所花费的钱要比无人驾驶飞行多五十张衡发明的指南车是世界上最早的地面移动机器人到一百倍1因此0光就科学上的探索来说0用机器人的雏形6&71但我国对行星探测机器人的研究刚刚起执行无人驾驶飞行任务是合算的6$71步19长期实地考察的需要!人类在太空中停留数国外从$#世纪’#年代就开始研制行星探测机月之久会严重丢失钙和磷::这似乎意味着人类不器人1美国和前苏联

7、在行星探测机器人的研究方面可能在重力为零的状态下飞行六至九个月或更长一处于世界领先地位1行星探测机器人的发展可以分点时间6$7成几个特殊阶段6?71但机器人不存在这个问题1!第一阶段!’#年代1美国与俄罗;有利于提高一个国家的国防实力和国际地斯开发了载人与不载人的月球漫游者1第二阶段!+#位6*71年代1TYAY为完成去火星取样并返回的使命而建,收稿日期!$##"G#HG*#第B]卷第T期刘方湖等#行星探测机器人的研究现状和发展趋势B4$造了大型的探测器!但这个计划最终放弃了"第三阶到可变形的底盘!从而使得当行驶于复杂地形上时段#$%年代"开发了小型的火星漫游者和月球漫游能够保持四轮同

8、时着地"车体的中心设计得靠近枢者"轴的轴线和几何中心!这样机器人就能够爬越比较&"&几类典型的行星探测机器人大的障碍"按机器人移动机构的特点!行星探测机器人可)T+四轮行星探测机器人I/=9U分为以下几类#轮式’腿式’轮腿式’履带式和其它形美国卡内基2梅隆大学机器人研究所野外机器式"下面将依次介绍这几种行星探测机器人的研究人中心研制的I/=9U机器人是新一代月球和火星状况"科学探测实验车3**V*T6"I/=9U采用F;Q/WX/U的自&"&"(轮式行星探测机器人的研究简介包含电动轮模块概念)自包含轮模块已经成为行星目前出现的轮式行星探测机器人主要有单轮!探测车辆的标准"它是指轮的驱动

9、系统和控制系统四轮!五轮!六轮和八轮这几种机器人"下面将分别都做在轮体内+’CDEFGC和C/YW-系列)火星漫游介绍几种有代表性的轮式行星探测机器人各自的特车+的转向节悬挂机构’FCK)F@ZXPF;Q9.C/01.!轻性"型月球漫游车+与C/YW-系列的新型显式转向连杆)*+单轮行星探测机器人,-./01.机构和FCK的自动轮距扩展概念"另外!I/=9U还美国卡内基2梅隆大学机器人研究所研制了一采用了变形底盘来实现从存储模式到展开模式的轮种