月球漫游车关键技术初探_夏玉华
湖南大学独创4轮月球车
湖南大学独创4轮月球车
佚名
【期刊名称】《航天器工程》
【年(卷),期】2008(17)6
【摘要】2008年10月12日，在长沙召开的第4届中英空间科学与技术合作研讨会、中国宇航学会深空探测技术专业委员会第5届学术年会上，湖南大学研制的探月工程重大专项——4轮3轴月球车，受到国内外专家的高度评价。
由探月工程重大专项教育部专家组组长、湖南大学校长钟志华院士领导的项目组研制的全新菱形配置的4轮移动系统，基于“4轮3轴”的设计思想，
【总页数】1页(P93-93)
【关键词】湖南大学;月球车;技术专业委员会;中国宇航学会;探月工程;技术合作;空间科学;学术年会
【正文语种】中文
【中图分类】V476.3;G647
【相关文献】
1.1935-1937《湖南大学》季刊概览及其在档案文献学上的意义——兼对湖南大学校史补遗 [J], 刘映红
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3.湖南大学材料科学与工程学院副院长湖南大学纳米技术与信息材料研究所所长国家“985工程”湖南大学首席科学家、知名纳米材料专家“岳麓学者”、博士
生导师唐元洪教授 [J], 杨亲民
4.“异质同构”1926-2019年间的湖南大学校园建筑——纪念刘敦桢与柳士英创办湖南大学建筑学科90周年 [J], 湖南大学建筑学院
5.载人月球车设计研究――以"乂"号载人月球车为例 [J], 黄绍帅;杨建国;苟志明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
工程月球车的设计方案
工程月球车的设计方案摘要随着人类对外太空的探索不断深入，工程月球车的设计与制造已成为一个迫切的需求。
本文将介绍一款用于月球探测与科学研究的工程月球车的设计方案。
该月球车将具备行驶、操控、采集样本、传感器监测等多项功能，以满足人类对月球环境的探索需求。
1. 引言自20世纪之初，人类就对月球进行了广泛的科学研究，特别是在上世纪60年代末，美国和苏联分别成功地进行了载人登月任务。
自此之后，对月球的研究更是广泛展开。
为了更深入地了解月球表面的地质构造、地质活动以及与地球的相似性，月球探测车（月球车）的设计与制造变得极为重要。
2. 设计目标本设计方案将针对工程月球车的主要设计目标进行分析。
月球车需要满足以下基本目标：1）能够在月球表面行驶并且能够适应不同的地形环境；2）携带各种科学研究设备，如激光测距仪、地质钻探设备等；3）具备远程操控和自主导航能力；4）能够在极端环境下工作，如低温、真空等；5）具备样本采集和分析功能；3. 结构设计工程月球车整体结构设计分为底盘、动力系统、悬挂系统、传动系统等几大部分。
底盘设计：底盘设计应具有足够的强度和刚度，以支撑月球车整机。
采用轻质合金材料作为底盘材料，并且加强关键连接处的焊接连接，以保证整机的稳固性和耐用性。
动力系统：考虑到月球表面的复杂地形，月球车的动力系统应该具备较强的通过性和悬挂适应性。
采用四轮驱动，同时结合电动发动机和太阳能电池板作为能源，并配置强有力的悬挂系统，以增加车辆的通过性和操控性。
传动系统：传动系统负责将动力从电动发动机传输到车轮，需要具备较高的效率和可靠性。
采用先进的齿轮传动设计，以保证传动效率和传动寿命。
4. 功能设计月球车需要具备丰富的功能以满足科学研究的需求，包括采样、分析、传感器监测等。
采样系统：月球车需要能够在月球表面采集地质样本并进行分析。
通过装备高精度激光测距仪，携带地质钻探设备等，以实现对地质样本的采集和分析。
传感器监测：月球车需要装备多种传感器，如温度传感器、湿度传感器、气压传感器等，以对月球表面的环境参数进行监测。
月球漫游车关键技术初探_夏玉华
文章编号:1002-0446(2001)03-0280-05月球漫游车关键技术初探a王 巍1 夏玉华2 梁 斌2 强文义1 刘良栋2(1.哈尔滨工业大学控制科学与工程系 哈尔滨 150001; 2.国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心 北京 100080)摘 要:参考国外月球探测的现状,对月球车所涉及的关键技术问题进行了深入地分析与探讨,提出了开发我国月球漫游车系统的具体实施方案.并针对月面的复杂环境,提出了建立一套智能传感系统的思想,从而为实现漫游车在月面复杂、未知的环境中的自主导航与控制提供了理论依据.关键词:月球漫游车;智能传感系统;自主导航与控制中图分类号: T P24 文献标识码: BSTUDY ON THE CRITICAL TECHNOLOGY FOR A LUNAR ROVERWANG Wei1 XIA Yu-hua2 LIANG Bin2 Q IANG Wen-yi1 LIU Liang-do ng2(1.De p t.of Contr ol S cie nce and E ng ineering,H arbin Institute of T echnology,H arbin 150001;2.N ational Sp ace Robotic Center,Beij ing 100080) Abstract:In t his paper w e discuss t he cr itical technolog y for a lunar ro ver resear ch and pr esent a r ealiza tio n metho d o f dev elo ping a lunar r over system o n the basis o f t he sit uat ion of o ur country.Besides an intellig ent sens-ing sy stem is intr oduced as w ell so t ha t the lunar r ov er co ncer ned could achieve its self-auto nomo us navigation and contr ol under the co mplicat ed,atro cio us,unknow n env ir onment on the mo on. Keywords:L unar ro ver,intellig ent sensing system,self-auto nomo us navigat ion and co ntro l1 引言(Introduction)21世纪是人类开发月球、行星等太阳系新的星球的时代,它无异于象意大利的探险家哥伦布在15世纪发现新大陆一样,为人类的文明、发展和进步做出了巨大贡献.为了完成这一具有重要意义的月球、行星探测任务,科学家们采取了绕月球、行星飞行,在月球、行星上着陆以及用移动探测机器人(月球漫游车或行星漫游车)等手段对月球和行星进行了详细地探测.也就是说人类对月球、行星的探测已从开始对“点”的探测逐渐扩展到对“线”、“面”的探测,这种扩展探测是非常必要的.比如仅用在撒哈拉大沙漠上着陆的一个探测器来对地球这么大的一颗行星进行研究是很困难的.从这个意义上讲,开发和应用移动探测机器人对月球、行星进行探测是非常必要的.我国是世界上重要的空间大国之一,月球探测以及行星探测已成为我国航天领域的一个重要研究课题,而月球探测将是我国向星球探测迈出的第一步.本文首先分析了当前月球和行星探测用漫游车的研究动向,然后对研制和开发我国月球漫游车需要解决的关键技术问题进行了深入地探讨,并提出了开发我国月球漫游车系统的具体实施方案.2 月球漫游车的研究与开发(R&D of a lu-nar rover)2.1 对月球漫游车的要求及要解决的课题月球探测的目的是为将来在月球上建造月球基地、月球天文台以及有效地利用月球资源做准备.为此要完成观测月面活动时的放射线、太阳风和陨石等状况,考查月球的地质、地壳结构,探测月球资源储量等多项任务.为了达到上述目的,要求所开发的月球漫游车必须能完成下述任务:(1)探测的范围必须非常广(就距离而言,应能在几十公里到几百公里范围内移动);(2)必须能进行地下探测(从深度方面来讲,应能在几十厘米到几米范围内进行探测);第23卷第3期2001年5月机器人 ROBOT V ol.23,No.3 M ay,2001a收稿日期:2000-05-28 (3)必须能长时间进行探测;(4)必须能完成诸如采样、分析等功能;(5)必须配备观测和实验仪器;(6)必须能对月面凹凸地形,陨石坑以及断崖等处进行探测.在进行月球漫游车的研究过程中需解决三个必须解决的技术课题:(・)月球漫游车苛刻的重量、尺寸和功耗等方面的限制问题;(・)月球漫游车适应空间温度、宇宙射线、真空、反冲原子等苛刻的未知环境的能力问题;(・)如何建立一个科学家和普通用户均易操作的优质的月球漫游车系统问题.2.2 月球漫游车研究现状世界各国开发、研制星球探测机器人系统已经有了多年的历史,特别是美国在这方面已有成熟的经验.由于星球探测机器人在任务、功能、结构、控制方法、主要问题等方面有很多类似之处[2],因此对其它星球探测机器人系统的分析也将有助于月球漫游车系统的研制.2.2.1 美国FIDOFIDO 是由美国JPL 正在研制的一种高度自主控制的火星探测车.它利用车上的计算机视觉和自主控制技术进行导航,并且能够将桅杆上的像机观测到的图像和机械臂的动作很好地结合起来.机械结构采用六轮悬吊式,带有一个可折叠具有四个自由度的桅杆,桅杆上装有一台多视野的立体全息像机,一台集成科学仪器,一台分光仪.车上带有一个四自由度的机械臂,在机械臂上安装有一个微型像机和一个莫氏分光计.在车体的前下部还装有一个小型的样本挖掘器,用于挖掘、传送和储存样本.车体的前后部各有一台视角为120度的立体像机,用于避障.备有一台基于太阳姿态敏感器的惯性导航系统,一台微分GPS 用于地面实时跟踪.顶部安装有具备10度视野的多光谱高分辨率立体像机组,一对用于远距离导航的B/W 立体像机,腹部还装有一台用于观察的像机.如图1(a)所示.(a )FIDO (b )M icro 5图1 F IDO 和M icro 5整体视图F ig.1 T he ov erall view s of F IDO and M icro 52.2.2 日本Micro5[3,4]由日本宇航中心、梅基大学的机械工程系和绰大学的电子工程系联合研制开发的一种体积小,质量轻,低能耗的行星车,参见图1(b ).该车采用五点接触悬吊结构,带有两个立体像机用于前方的地形观测.车的周身装有六个COM S 像机用于导航和科学观测.车上装有俯仰和翻滚倾斜仪用于车的姿态检测,装有编码器进行航位推算.由计算机在线处理数据,根据精简指令集进行环境识别、路径规划和导航.Micro 5具有与地面之间的通讯系统,可以将漫游车所观测到的图像、收集到的数据及自身的动力学数据传给地面系统,操作者可以在地面利用遥操作技术对M icro 5进行控制.除此之外,在日本以ISAS 和NASDA 为核心也开展了月球漫游车的一系列研制工作.其中,ISAS (日本宇宙科学研究所)提出了一种具有子母结构的月球漫游车方案[5],如图2所示.该系统包括母车(图2(a))和子车(图2(b))两部分.母车由四轮独立驱动,其最快行驶时速为1km ,可跨越0.15m 高的障碍,可攀登倾角为30°的斜坡.子车有六条腿,每腿由个3关节构成.这种腿不仅能移动,而且还可用作采样等的机械臂.另外,为了实现自主导航和对凹凸等地形的科学探测,子车的每条腿上还配备了CCD 像机.采用这种漫游车方案,母车可以在较平坦的地域行驶,而根据具体需要,子车也可从母车上下来对281第23卷第2期王巍等: 月球漫游车关键技术初探凹凸地形和悬崖附近等地进行探测,因此这种漫游车具有较强的环境适应能力.(a ) (b )图2 I SA S 的月球漫游车方案Fig.2 T he lunar r ov er by ISAS3 月球漫游车关键技术(Critical technologyfor a lunar rover )在吸收总结国外先进经验和技术的基础上,结合我国国情,国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心就月球漫游车所需执行的任务、行走机构、自主导航与控制、路径规划、环境辨识、漫游车系统动态辨识、遥操作、搭载仪器的小型化与轻型化、电源、通信以及取样器和科学观测等许多方面都进行了深入地研究.这里仅介绍其中的一部分工作和研究成果.(1)轻小型机械及驱动机构[6]月球漫游车的机械结构应力求紧凑、体积小、质量轻,同时与之配套的驱动机构应具备良好的稳定性和较强的爬坡和越障能力.目前已经出现的行驶机构主要有履带式、腿式和轮式,其中腿式的适应能力最强,但效率最差,而轮式的效率最高,但适应能力不太强.但随着各种各样的车轮底盘的出现,已使轮式漫游车的适应能力大大增强.根据我们“花小钱办大事”的原则,我们建议现在发射一辆中型的、单一执行任务的月球漫游车,因为质量太大发射费用太高,质量太小对电子线路和有效载荷的要求也高.对于多车联合执行任务,技术要求更高,发射和研制费用也更高.(2)大时延遥操作技术月球漫游车要通过一些复杂地形(如月南极、环形山等),但是由于自身动力有限,加上严重的时延,会大大影响与地面的通信.另外,时延本身会使连续遥操作闭环反馈控制系统变得不稳定.因此要使月球漫游车在一些未知的恶劣环境下保持高度自主,我们建议采用一种有监督的自决策运行方案,同时采用3D 预测仿真图形策略建立月球漫游车和月球环境的预测仿真图形显示系统,在良好人机界面的条件下进行遥操作.基于此,本文提出了月球漫游车智能传感遥操作系统控制方案,参见图3.此方案同时具备自主与遥操作两种工作方式.一方面,月球漫游车可以根据自身携带的计算机进行自主决策,实现一定程度的自主导航、定位与控制;另一方面,月球漫游车也可以接受地面系统的遥操作控制指令.在应用的最初阶段及对复杂地带,人工操作多一些,而到后期及对简单地带,主要由月球漫游车自主完成导航与控制,因此要求漫游车具有很高的智能.这种控制方案的优点在于可以提高系统的可靠性、鲁棒性以及处理不确定问题的快速性.通过遥操作,还可以将人工操作的有关信息记录下来,提供给遥点的漫游车系统,作为有导师学习的资料,有助于提高月球漫游车的智能水平.(3)自主导航与路径规划文献[7]中提出了一种基于案例的月球漫游车自主导航与控制模糊决策算法,虽然取得了一定的成果,但仍存在一些局限性:1)系统中需保留一个属性表,当属性表较大时,维护和查询均需要一定的时间,缺乏实时性;2)需预先定义一系列算子,以针对不同的目标函数获得其匹配值,然后利用模糊综合决策的方法从候选的匹配结果中获得最终的匹配结果.所使用的算子和模糊决策函数都需用户预先定义,在处理复杂情况时,需用户在线设置;3)另外,该方法缺乏较强的自学习能力.针对上述局限,为了使月球漫游车自主导航与控制系统具有很高的智能,我们拟采用神经网络算法来进行路径规划,使用大量的功能简单的处理单元广泛连接而成一高度非线性的超大规模并行的自282 机 器 人2001年3月适应信息处理系统.由于神经网络把系统的所有信息分散地存储在各个神经元之间的连接中,使得它在处理信息时具有如下优点:a)大规模并行分布处理能力,使其能够在极短的时间内同时处理大量的多维信息;b )由于分布式存储参数,使其具有极强的容错能力和高度的鲁棒性;c)由于所有参数都保存在连接中,神经网络可以通过系统的历史数据进行训练,经过训练的神经网络具有一定的“泛化”能力,神经网络这种在线自学习、自动获取知识和分类的能力,使其具有高度的自适应性和自组织性;d)神经网络还具有可塑性.图3 月球漫游车智能传感遥操作控制系统Fig.3 T he intellig ent sensing telemanipulatio n sy stem of a lunar r ov er 对于漫游车系统智能的获得,我们拟分两个阶段来进行:首先是有导师的学习.在地球上作模拟试验,让月球漫游车逐步掌握人的驾驶经验;然后是月球漫游车在操作人员监控下的自主导航与控制.这样月球漫游车就能获得无导师的学习能力,从而自动完成一些操作,但动作的评判仍由人工来完成.在漫游车不能处理的情况下,仍由操作人员提供选择,强化漫游车进行学习.(4)多种传感器信息融合技术考虑到月面的情况比较复杂,为了使月球漫游车实现灵巧而又安全的导航与控制机能,除了在机械结构和控制方面需要做很多工作之外,能否赋予月球漫游车对其所处的环境进行切合实际的感知、识别和建模的能力是一个关键.我们拟采用多传感器信息融合技术来解决这个问题.在最初的方案中,整个系统所采用的传感器包括:彩色摄像机两台、激光测距仪、红外摄像机、激光陀螺等.系统中由激光测距仪提供环境的三维位置信息,由红外摄像机提供环境温度信息,由彩色摄像机提供环境的彩色和纹理条信息,根据激光测距仪提供的距离信息实现实时停车机能.另外,为了实现灵活的视觉搜索功能,彩色摄像机、激光测距仪和红外摄像机将分别置于独立的而且能够实现自由升降、俯仰以及方位运动的平台上,通过对三维位置信息、温度信息和彩色信息的融合处理,实现对月球漫游车所处环境的感知、识别和建模.但采用平台有如下缺点:・平台体积和质量大,这与月球漫游车在质量和体积上都要求轻巧不相符;・平台质量大,对整个控制系统而言,时间常数大,响应速度慢,不利于平衡效果;・需要两套伺服系统.对于彩色摄像机平台系统而言,需要一套用于放置平台,作为彩色摄像机的平衡系统,另一套作为彩色摄像机的转动系统.既加大了系统的复杂度,又增加了系统的造价.基于上述的考虑,目前我们正在研究无平台系统,原理图如图4.即对于某些传感器去掉其平台,而增加一组陀螺检测车体运动,把信号叠加到传感器的伺服系统中.在月球漫游车颠簸行进过程中,传感器自身的伺服系统能独立完成转动和稳定两种功能,显然这样既可减小系统的质量和体积,又可降低造价.(5)信号的压缩、传输与恢复由于通信距离远,月球漫游车的发送信号功率和天线增益低,上行和下行链路的信噪比都极低,因此我们考虑采取伪随机扩频调制方式,用几十倍甚至上百倍的信道带宽换取信号增益.这里我们需要根据传输的数据类型和速率确定合适的扩频码,还要选择合适的信道编码,进一步提高信道抗干扰能力.另外,由于月球漫游车向地球传送10M bps 左右的宽带数据,再经过几十至上百倍的扩频,因此信道必须能够提供几十M bps 的带宽.研究表明,最有效的传输频段是EHF 频段.这也有利于系统本身模块283第23卷第2期王巍等: 月球漫游车关键技术初探化、微型化和极窄波束的的形成.所以为了适应地月间的远距离数据传输,必须研制EHF 频段大功率线性放大模块,这就需要在功率器件、功率合成、小型化、模块化和散热等方面进行攻关.对于宽带扩频数据,必须研究高速数字调制解调技术.除此之外,还要对月球漫游车的观测和分析数据在传输前和接收后进行高比例无损或近似无损压缩和解压缩.图4 无平台系统原理图Fig .4 T he schematic diag ram o f a system w it ho ut a platfo r m (6)能源问题月球车电源应能够完成以下三项任务:提供动力,仪器舱加热以及做为仪器的电源.目前可选择的方案有化学电池、燃料电池、太阳能电池和同位素电池.其中化学电池和燃料电池的寿命有限,无法满足要求.而太阳能电池也由于对太阳能的过分依赖而不能在一些特殊的环境里工作(月夜长达几十天).我们认为同位素电池由于其对环境适应能力强,体积小,寿命长(2～10年),功率密度大,是一种合适的选择方案.目前国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心正在进行月球漫游车系统虚拟样机及遥操作技术的研究.在对三维月球漫游车系统模型进行动力学仿真的基础上,确定最佳月球漫游车系统结构、控制及遥操作方案,以更快、更可靠地研发我国的月球漫游车系统.4 结论(Conclusion )本文在总结当今国外月球探测经验基础上,结合我国国情,对月球探测的关键技术问题进行了深入地分析和研究,提出了开发我国月球漫游车系统的具体实施方案.在该方案中,我们引入了智能控制的思想,提出了利用神经网络进行自主导航和路径规划的策略,从而建立一套智能传感系统,使其能辨识目标并对其进行跟踪,避免与障碍碰撞,并且能从自身环境中加以学习和修正,弥补了文献[7]中方案的不足.参考文献 (References )1 王旭东,梁斌,吴宏鑫,杨保华.面向21世纪的我国遥科学空间机器人发展的建议.空间机器人及遥科学技术研讨会论文集,19992 骆训纪,孙增圻,朱纪洪.月球漫游车国外发展概况及我国的发展设想.空间机器人及遥科学技术研讨会论文集,1999:215-2213 Yasuharu KU NII,M as ah iro OTS UKA.T ele-Scien ce by Plane-tar y Rover:M icro5.Fifth International S ymposium on Artificial-Intelligence,Robotics and Au tom ation in S pace 1999:553-5584 Yoji KURODA,Koji KONDO,Kazu aki NAKAM URA,Ya-su har u KU NII ,Takashi KUBOTA .Low Power M ob ility S ystem for M icro Planetary Rover `M icro5'.Fifth International Symp o-siu m on Artificial In telligence,Robotics an d Automation in Space 1999:77-825 Yosh ioka N,Nishio Y,W ak abayashi Y.Integrated T est S ystemfor a Six -Pow ered -Wh eel Lunar Rover .Proc of ICAR'95,1995:285-2916 Yosh ioka N,W akab ayashi Y,Nish io Y.Driving T echnology andPreliminary Tests of a L unar Rovers.IFAC 13th Triennial W orld Congr ess ,1996:23-287 凌彬,陈宗海.月球探测器路径规划的基于案例的学习算法研究.中国科学技术大学空间信息中心月球车调研资料选编,2000:33-38作者简介: 王 巍(1974-),男.哈尔滨工业大学导航、制导与控制专业博士研究生.研究领域:机器人学,自适应控制,预测控制及人工智能. 梁 斌(1968-),男,北京控制工程研究所高级工程师.现任第三届国家高技术航天领域遥科学及空间机器人专家组成员.研究领域:机器人学,自动控制理论. 刘良栋(1943-),男,研究员,博士生导师,现任北京控制工程研究所所长,国家863航天领域专家委员会委员,自动化学会常务理事.研究领域:航天器动力学与控制.284 机 器 人2001年3月。
月球探测技术--发展历程和特点
月球探测技术--发展历程和特点
张文祥;林胜勇;赵金才
【期刊名称】《上海航天》
【年(卷),期】2003(020)003
【摘要】介绍了人类发射月球探测器进行的主要探月活动以及月球探测技术的发展和演变.分析了月球探测轨道设计与地球卫星的区别,给出了一些最基本的设计原则.最后,对探测器总体系统设计中的构型技术和各分系统的特点及其设计要求作了描述.
【总页数】6页(P57-62)
【作者】张文祥;林胜勇;赵金才
【作者单位】上海宇航系统工程研究所,上海,201108;上海宇航系统工程研究所,上海,201108;西北工业大学,陕西,西安,710072;上海宇航系统工程研究所,上
海,201108
【正文语种】中文
【中图分类】V474.3;V476.3
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探索月球的事迹
月球是人类探索宇宙的重要目标之一，人类历史上有很多关于探索月球的事迹。
以下是一些重要的探索月球的事迹：
1. 最早的月球探测器：1959年，苏联发射了第一个月球探测器“月球1号”，此后美国也开始了月球探测器的发射。
这些早期的探测器主要对月球进行拍照和探测，为后续的载人登月任务奠定了基础。
2. 阿波罗计划：阿波罗计划是美国在20世纪60年代实施的载人登月任务，是人类历史上最伟大的科技成就之一。
从1961年到1972年，美国共进行了7次载人登月任务，其中6次成功将12名宇航员送上月球，并进行了多项科学实验和探索。
3. 月球车：1970年，苏联发射了第一个自动月球车“月球车1号”，它能够在月球表面行驶数公里，进行地质勘测和采样。
美国也在阿波罗计划后期发射了“月球车2号”和“月球车3号”，对月球表面进行了更深入的探索。
4. 月球轨道器：1966年，美国发射了第一个月球轨道器“月球轨道器1号”，它能够对月球进行高分辨率的拍照和地形测绘。
此后，美国和苏联都发射了一系列月球轨道器，为后续的载人登月任务提供了重要的数据和信息。
5. 月面探测器：从20世纪90年代开始，日本、欧洲和中国的月球探测器陆续进入月球轨道或着陆在月面上，对月球进行了各种科学探测和研究。
这些探测器采用了更先进的技术和仪器，能够更加精细地研究月球的地质、地貌、磁场、化学成分等信息。
总的来说，人类历史上有很多关于探索月球的事迹，这些探索不仅推动了科学技术的发展，也为我们更深入地了解月球提供了重要的信息和数据。
讲解探月车的书籍
讲解探月车的书籍探月车是人类探索月球的重要工具之一，它可以在月球表面进行探测和采样，为人类了解月球提供了重要的数据。
而想要深入了解探月车的原理、技术和历史，可以阅读以下几本书籍。
1.《探月车：从月球到火星》这本书是美国宇航局（NASA）的一本官方出版物，详细介绍了探月车的历史、技术和未来发展方向。
书中包含了大量的图片和图表，让读者更加直观地了解探月车的构造和工作原理。
此外，书中还介绍了探月车在探索火星等其他星球上的应用。
2.《探月车：从“玉兔”到“嫦娥”》这本书是中国科学院的一本出版物，主要介绍了中国的探月车项目。
书中详细介绍了“嫦娥一号”、“嫦娥二号”和“玉兔一号”等探月车的设计、制造和发射过程，以及它们在月球表面的探测和采样工作。
此外，书中还介绍了中国未来的探月计划和探月车技术的发展方向。
3.《探月车：科学与技术》这本书是一本综合性的探月车专业书籍，主要介绍了探月车的科学原理和技术细节。
书中包含了大量的数学公式和技术图表，适合专业人士和科研工作者阅读。
此外，书中还介绍了探月车在地质、天文、生物等领域的应用和研究成果。
4.《探月车：历史与未来》这本书是一本探月车历史专业书籍，主要介绍了探月车的发展历程和未来发展方向。
书中详细介绍了美国、苏联、欧洲等国家的探月车项目，以及它们在月球表面的探测和采样工作。
此外，书中还介绍了未来探月车的发展趋势和技术挑战。
5.《探月车：机械、电子与控制》这本书是一本探月车技术专业书籍，主要介绍了探月车的机械、电子和控制技术。
书中详细介绍了探月车的构造和工作原理，以及它们在月球表面的探测和采样工作。
此外，书中还介绍了探月车的自主导航、遥控操作和通信技术。
以上是几本比较好的探月车书籍，它们从不同的角度介绍了探月车的历史、技术和应用。
如果想要深入了解探月车，可以选择其中一本或多本进行阅读。
月球探索之路：那些未被发现的奇迹
在人类探索宇宙的征途中，月球始终是一个令人神往的目标。
自20世纪初首次登月以来，人类对月球的探索不断深入，但仍有许多未被发现的奇迹等待着我们。
这些未知的奇迹将引领我们走向新的航程，探寻月球深处的神秘之处。
首先，月球背面一直是人类探索的焦点之一。
虽然人类已经成功登陆过月球正面，但月球背面仍然是一个未知的领域。
2019年，中国嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面的冯·卡门环形山内，完成了人类历史上首次月球背面软着陆任务。
随着未来任务的展开，我们有望发现更多月球背面的奇迹，或许会有意想不到的发现等待着我们。
其次，月球地下世界也是一个充满未知的领域。
虽然我们对月球表面有着相对清晰的了解，但对于月球深处的结构和成分却知之甚少。
未来，随着更先进的探测技术的应用，我们有望探索月球地下岩石、矿藏以及可能存在的水冰等资源。
这些发现将为人类未来在月球建立基地提供重要的支持，也有望推动人类深空探索的步伐。
除此之外，月球南极和北极地区也是一个充满潜力的地方。
科学家们已经通过遥感数据发现了月球南极地区可能存在大量的水冰，这为未来人类在月球上建立永久基地提供了巨大的希望。
而北极地区也可能隐藏着许多未被揭露的奥秘，这些区域的探索将为我们带来更多关于月球的惊人发现。
最后，月球上的奇异地形和地质结构也是我们关注的焦点。
从月海到月球高地，从陨石坑到月球山脉，每一处地形都蕴含着丰富的科学价值和探索意义。
这些地形和结构的形成历史、物质组成以及对地球和宇宙的影响，都值得我们进行深入的研究和探索。
在未来的航天征程中，月球探索将继续是人类探索宇宙的关键一步。
那些未被发现的奇迹将激励我们不断前行，探求宇宙的奥秘。
随着科技的不断进步和人类的勇往直前，相信在不久的将来，月球的神秘面纱将被揭开，展现出更加令人惊叹的景象。
方兴未艾的月球车
20 | SPACE EXPLORATION方兴未艾的月球车1月3日，我国嫦娥四号月球探测器实现了人类探测器首次在月球背面软着陆。
此后，其中的玉兔二号月球车先后与着陆器分离，与鹊桥中继星成功建立独立数传链路，完成了环境感知、路径规划，并按计划在月面行走到达A 点，开展科学探测，成为世界第一辆在月球背面运行的月球车人类对月球探测的科学内涵正在不断扩展，它包括月球的科学、月球上的科学和来自月球的科学三个方面。
根据这样的理念，未来对月球探索不仅要发射轨道器对月球进行普查，还要进行更多的月面活动，对月球进行详查。
从获取探测数据的直接性和丰富性的角度来看，软着陆和巡视勘察是其它探测形式所不能替代的，在空间探测技术发展中占据着很重要的地位。
所以，用月面巡视探测器（或叫月球车）对月球进行探测十分重要。
两类月球车月球车是进行月球表面探测的重要工具之一。
按照探测方式月球车一般分为两类：一类是无人驾驶的月球车。
它由轮式底盘和一些其它设备组成，并载有多种科学探测仪器，用太阳能电池、蓄电池和核电池联合供电，靠地面遥控指令或自主控制在月面进行巡视探测。
苏联在20世纪70年代发射的月球车1号、文/ 柯谱2号和我国的玉兔号、玉兔二号月球车属于这类，它们主要用于在月面进行巡视探测另一类是有人驾驶的月球车。
它主要作为航天员在月面活动的交通工具，用于扩大航天员的活动范围和减少航天员的体力消耗，并随时存放航天员收集的岩石和土壤标本。
美国阿波罗15号、16号、17号载人登月飞船的航天员曾使用这种类似高尔夫车的月球车在月面活动。
他们除科考和收集月岩样品外，还用车上的摄像机和传输设备，向地球发回了航天员在月面的活动情景和离开月面时的情景。
至今，全球一共成功发射、运行过7辆月球车，即用于在月面进行无人巡视探测的苏联月球车1号和2号（分别由月球17号、21号月球探测器器释放）、中国玉兔号和玉兔二号月球车（分别由嫦娥三号、四号月球探测器释放），以及用于在月面运送航天员进行科学探测的美国3辆有人驾驶的月球车（分别由阿波罗15号、16号和17号载人登月飞船释放）。
月球探测的发展历程
月球探测的发展历程一、早期探测自古以来，人类就对月球充满了好奇和探索的欲望。
早期的月球探测主要是通过观测和记录月球的表面特征和月相变化来进行的。
然而，由于当时技术的限制，人们对月球的了解非常有限。
二、人类登月1969年7月20日，美国阿波罗11号宇宙飞船成功实现了人类首次登月的壮举。
宇航员阿姆斯特朗在阿波罗登月舱中走出，成为第一个踏上月球的人类。
这一壮举不仅开启了人类探索太空的新篇章，也为后续的月球探测奠定了基础。
三、月球探测器的发射随着技术的不断进步，人类开始利用无人探测器进行月球探测。
1970年，苏联发射了月球探测器“月球16号”，成功地将月球样品带回地球。
这是人类历史上首次实现了从月球获取样品的壮举，为进一步研究月球提供了重要的材料。
四、月球车的出现为了进一步探索月球表面，人们开始研发月球车。
1971年，苏联成功发射了第一辆月球车“月球车1号”，它的成功运行为人类探索月球表面提供了重要的技术支持。
此后，美国也陆续发射了多辆月球车，进一步扩大了对月球表面的探索范围。
五、月球探测的国际合作随着时间的推移，越来越多的国家加入到月球探测的行列中来。
1990年代，欧洲航天局、日本等国家和地区相继发射了自己的月球探测器。
这些国际合作不仅加速了月球探测的进程，也为不同国家之间的科学交流和合作提供了平台。
六、中国月球探测中国也积极参与到月球探测的行动中来。
2007年，中国成功发射了嫦娥一号，实现了中国首次月球探测任务。
随后，嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号相继发射并成功执行任务，为中国月球探测工程的发展积累了丰富的经验和数据。
七、未来展望人类对于月球的探测工作还在持续进行中。
未来，随着技术的进一步发展，人类将更加深入地探索月球的各个方面，包括月球的地质结构、资源储量等。
同时，也有人类重返月球的计划，希望能够建立永久性的月球基地，为人类未来的太空探索铺平道路。
总结起来，月球探测的发展历程经历了从早期的简单观测到人类登月，再到无人探测器和月球车的发射，以及国际合作和中国的积极参与。
探月成就简介
探月成就简介《探月成就简介篇一》探月成就，那可真是一个超酷的话题啊！咱就说，这探月就像是人类在宇宙这个超级大舞台上的一场华丽冒险。
以前啊，月亮对于咱来说，那就是挂在天上的一个大银盘，充满了神秘色彩。
古人们对着月亮吟诗作画，什么“举杯邀明月，对影成三人”，感觉月亮就是一个超级神秘的存在，遥不可及。
可现在呢？咱们可不仅仅是远远地看着它了，而是真的上去溜达了一圈。
咱国家的探月工程那可是相当厉害的。
从嫦娥一号开始，就像是一个勇敢的小先锋，踏上了奔月的旅程。
我想象着嫦娥一号就像一个小小的精灵，带着人类的好奇和探索的欲望，一头扎进了那片未知的宇宙空间。
它成功进入月球轨道的时候，我觉得那就是咱们在探月这个大游戏里成功地过了第一关。
然后呢，嫦娥三号就更牛了。
它带着玉兔号月球车着陆在月球上。
哇塞，你能想象吗？那个月球车就像一个小小的外星来客，在月球那坑坑洼洼的表面慢悠悠地走着。
玉兔号在月球上跑来跑去，它的每一个小脚印都像是人类在月球上的一个小标记，就好像在说：“嘿，月球，我们人类来啦！”这画面，就像一个超级科幻大片里的场景。
也许有人会说，花这么多钱去探月有啥用呢？我觉得这想法可就太狭隘了。
你想啊，探月就像是在开一个巨大的宝藏箱。
首先，从科学角度来说，我们能了解月球的地质结构、成分啥的。
这就好比我们认识了一个新的邻居，知道他家里是啥样的，对不？而且呀，这探月技术说不定哪天就能用到咱们日常生活里呢。
就像好多科幻电影里演的，今天在月球上研究的东西，明天可能就出现在我们的手机或者汽车里了。
再说了，这探月也是一种民族自豪感的体现。
当我们看到自己国家的探测器在月球上活动的时候，心里那股子骄傲劲儿，就像自己中了大奖一样。
咱再说说嫦娥五号，它从月球上采回了土壤样本。
这土壤样本可就像是来自月球的神秘礼物啊。
科学家们可以从这些土壤里挖掘出好多好多的秘密，可能会发现一些我们从来没见过的元素，也许能让我们对宇宙的起源有新的认识呢。
这就像是在一个古老的宝箱里发现了一把神秘的钥匙，而这把钥匙可能会打开一扇通往全新世界的大门。
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文章编号:1002-0446(2001)03-0280-05月球漫游车关键技术初探a王 巍1 夏玉华2 梁 斌2 强文义1 刘良栋2(1.哈尔滨工业大学控制科学与工程系 哈尔滨 150001; 2.国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心 北京 100080)摘 要:参考国外月球探测的现状,对月球车所涉及的关键技术问题进行了深入地分析与探讨,提出了开发我国月球漫游车系统的具体实施方案.并针对月面的复杂环境,提出了建立一套智能传感系统的思想,从而为实现漫游车在月面复杂、未知的环境中的自主导航与控制提供了理论依据.关键词:月球漫游车;智能传感系统;自主导航与控制中图分类号: T P24 文献标识码: BSTUDY ON THE CRITICAL TECHNOLOGY FOR A LUNAR ROVERWANG Wei1 XIA Yu-hua2 LIANG Bin2 Q IANG Wen-yi1 LIU Liang-do ng2(1.De p t.of Contr ol S cie nce and E ng ineering,H arbin Institute of T echnology,H arbin 150001;2.N ational Sp ace Robotic Center,Beij ing 100080) Abstract:In t his paper w e discuss t he cr itical technolog y for a lunar ro ver resear ch and pr esent a r ealiza tio n metho d o f dev elo ping a lunar r over system o n the basis o f t he sit uat ion of o ur country.Besides an intellig ent sens-ing sy stem is intr oduced as w ell so t ha t the lunar r ov er co ncer ned could achieve its self-auto nomo us navigation and contr ol under the co mplicat ed,atro cio us,unknow n env ir onment on the mo on. Keywords:L unar ro ver,intellig ent sensing system,self-auto nomo us navigat ion and co ntro l1 引言(Introduction)21世纪是人类开发月球、行星等太阳系新的星球的时代,它无异于象意大利的探险家哥伦布在15世纪发现新大陆一样,为人类的文明、发展和进步做出了巨大贡献.为了完成这一具有重要意义的月球、行星探测任务,科学家们采取了绕月球、行星飞行,在月球、行星上着陆以及用移动探测机器人(月球漫游车或行星漫游车)等手段对月球和行星进行了详细地探测.也就是说人类对月球、行星的探测已从开始对“点”的探测逐渐扩展到对“线”、“面”的探测,这种扩展探测是非常必要的.比如仅用在撒哈拉大沙漠上着陆的一个探测器来对地球这么大的一颗行星进行研究是很困难的.从这个意义上讲,开发和应用移动探测机器人对月球、行星进行探测是非常必要的.我国是世界上重要的空间大国之一,月球探测以及行星探测已成为我国航天领域的一个重要研究课题,而月球探测将是我国向星球探测迈出的第一步.本文首先分析了当前月球和行星探测用漫游车的研究动向,然后对研制和开发我国月球漫游车需要解决的关键技术问题进行了深入地探讨,并提出了开发我国月球漫游车系统的具体实施方案.2 月球漫游车的研究与开发(R&D of a lu-nar rover)2.1 对月球漫游车的要求及要解决的课题月球探测的目的是为将来在月球上建造月球基地、月球天文台以及有效地利用月球资源做准备.为此要完成观测月面活动时的放射线、太阳风和陨石等状况,考查月球的地质、地壳结构,探测月球资源储量等多项任务.为了达到上述目的,要求所开发的月球漫游车必须能完成下述任务:(1)探测的范围必须非常广(就距离而言,应能在几十公里到几百公里范围内移动);(2)必须能进行地下探测(从深度方面来讲,应能在几十厘米到几米范围内进行探测);第23卷第3期2001年5月机器人 ROBOT V ol.23,No.3 M ay,2001a收稿日期:2000-05-28 (3)必须能长时间进行探测;(4)必须能完成诸如采样、分析等功能;(5)必须配备观测和实验仪器;(6)必须能对月面凹凸地形,陨石坑以及断崖等处进行探测.在进行月球漫游车的研究过程中需解决三个必须解决的技术课题:(・)月球漫游车苛刻的重量、尺寸和功耗等方面的限制问题;(・)月球漫游车适应空间温度、宇宙射线、真空、反冲原子等苛刻的未知环境的能力问题;(・)如何建立一个科学家和普通用户均易操作的优质的月球漫游车系统问题.2.2 月球漫游车研究现状世界各国开发、研制星球探测机器人系统已经有了多年的历史,特别是美国在这方面已有成熟的经验.由于星球探测机器人在任务、功能、结构、控制方法、主要问题等方面有很多类似之处[2],因此对其它星球探测机器人系统的分析也将有助于月球漫游车系统的研制.2.2.1 美国FIDOFIDO 是由美国JPL 正在研制的一种高度自主控制的火星探测车.它利用车上的计算机视觉和自主控制技术进行导航,并且能够将桅杆上的像机观测到的图像和机械臂的动作很好地结合起来.机械结构采用六轮悬吊式,带有一个可折叠具有四个自由度的桅杆,桅杆上装有一台多视野的立体全息像机,一台集成科学仪器,一台分光仪.车上带有一个四自由度的机械臂,在机械臂上安装有一个微型像机和一个莫氏分光计.在车体的前下部还装有一个小型的样本挖掘器,用于挖掘、传送和储存样本.车体的前后部各有一台视角为120度的立体像机,用于避障.备有一台基于太阳姿态敏感器的惯性导航系统,一台微分GPS 用于地面实时跟踪.顶部安装有具备10度视野的多光谱高分辨率立体像机组,一对用于远距离导航的B/W 立体像机,腹部还装有一台用于观察的像机.如图1(a)所示.(a )FIDO (b )M icro 5图1 F IDO 和M icro 5整体视图F ig.1 T he ov erall view s of F IDO and M icro 52.2.2 日本Micro5[3,4]由日本宇航中心、梅基大学的机械工程系和绰大学的电子工程系联合研制开发的一种体积小,质量轻,低能耗的行星车,参见图1(b ).该车采用五点接触悬吊结构,带有两个立体像机用于前方的地形观测.车的周身装有六个COM S 像机用于导航和科学观测.车上装有俯仰和翻滚倾斜仪用于车的姿态检测,装有编码器进行航位推算.由计算机在线处理数据,根据精简指令集进行环境识别、路径规划和导航.Micro 5具有与地面之间的通讯系统,可以将漫游车所观测到的图像、收集到的数据及自身的动力学数据传给地面系统,操作者可以在地面利用遥操作技术对M icro 5进行控制.除此之外,在日本以ISAS 和NASDA 为核心也开展了月球漫游车的一系列研制工作.其中,ISAS (日本宇宙科学研究所)提出了一种具有子母结构的月球漫游车方案[5],如图2所示.该系统包括母车(图2(a))和子车(图2(b))两部分.母车由四轮独立驱动,其最快行驶时速为1km ,可跨越0.15m 高的障碍,可攀登倾角为30°的斜坡.子车有六条腿,每腿由个3关节构成.这种腿不仅能移动,而且还可用作采样等的机械臂.另外,为了实现自主导航和对凹凸等地形的科学探测,子车的每条腿上还配备了CCD 像机.采用这种漫游车方案,母车可以在较平坦的地域行驶,而根据具体需要,子车也可从母车上下来对281第23卷第2期王巍等: 月球漫游车关键技术初探凹凸地形和悬崖附近等地进行探测,因此这种漫游车具有较强的环境适应能力.(a ) (b )图2 I SA S 的月球漫游车方案Fig.2 T he lunar r ov er by ISAS3 月球漫游车关键技术(Critical technologyfor a lunar rover )在吸收总结国外先进经验和技术的基础上,结合我国国情,国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心就月球漫游车所需执行的任务、行走机构、自主导航与控制、路径规划、环境辨识、漫游车系统动态辨识、遥操作、搭载仪器的小型化与轻型化、电源、通信以及取样器和科学观测等许多方面都进行了深入地研究.这里仅介绍其中的一部分工作和研究成果.(1)轻小型机械及驱动机构[6]月球漫游车的机械结构应力求紧凑、体积小、质量轻,同时与之配套的驱动机构应具备良好的稳定性和较强的爬坡和越障能力.目前已经出现的行驶机构主要有履带式、腿式和轮式,其中腿式的适应能力最强,但效率最差,而轮式的效率最高,但适应能力不太强.但随着各种各样的车轮底盘的出现,已使轮式漫游车的适应能力大大增强.根据我们“花小钱办大事”的原则,我们建议现在发射一辆中型的、单一执行任务的月球漫游车,因为质量太大发射费用太高,质量太小对电子线路和有效载荷的要求也高.对于多车联合执行任务,技术要求更高,发射和研制费用也更高.(2)大时延遥操作技术月球漫游车要通过一些复杂地形(如月南极、环形山等),但是由于自身动力有限,加上严重的时延,会大大影响与地面的通信.另外,时延本身会使连续遥操作闭环反馈控制系统变得不稳定.因此要使月球漫游车在一些未知的恶劣环境下保持高度自主,我们建议采用一种有监督的自决策运行方案,同时采用3D 预测仿真图形策略建立月球漫游车和月球环境的预测仿真图形显示系统,在良好人机界面的条件下进行遥操作.基于此,本文提出了月球漫游车智能传感遥操作系统控制方案,参见图3.此方案同时具备自主与遥操作两种工作方式.一方面,月球漫游车可以根据自身携带的计算机进行自主决策,实现一定程度的自主导航、定位与控制;另一方面,月球漫游车也可以接受地面系统的遥操作控制指令.在应用的最初阶段及对复杂地带,人工操作多一些,而到后期及对简单地带,主要由月球漫游车自主完成导航与控制,因此要求漫游车具有很高的智能.这种控制方案的优点在于可以提高系统的可靠性、鲁棒性以及处理不确定问题的快速性.通过遥操作,还可以将人工操作的有关信息记录下来,提供给遥点的漫游车系统,作为有导师学习的资料,有助于提高月球漫游车的智能水平.(3)自主导航与路径规划文献[7]中提出了一种基于案例的月球漫游车自主导航与控制模糊决策算法,虽然取得了一定的成果,但仍存在一些局限性:1)系统中需保留一个属性表,当属性表较大时,维护和查询均需要一定的时间,缺乏实时性;2)需预先定义一系列算子,以针对不同的目标函数获得其匹配值,然后利用模糊综合决策的方法从候选的匹配结果中获得最终的匹配结果.所使用的算子和模糊决策函数都需用户预先定义,在处理复杂情况时,需用户在线设置;3)另外,该方法缺乏较强的自学习能力.针对上述局限,为了使月球漫游车自主导航与控制系统具有很高的智能,我们拟采用神经网络算法来进行路径规划,使用大量的功能简单的处理单元广泛连接而成一高度非线性的超大规模并行的自282 机 器 人2001年3月适应信息处理系统.由于神经网络把系统的所有信息分散地存储在各个神经元之间的连接中,使得它在处理信息时具有如下优点:a)大规模并行分布处理能力,使其能够在极短的时间内同时处理大量的多维信息;b )由于分布式存储参数,使其具有极强的容错能力和高度的鲁棒性;c)由于所有参数都保存在连接中,神经网络可以通过系统的历史数据进行训练,经过训练的神经网络具有一定的“泛化”能力,神经网络这种在线自学习、自动获取知识和分类的能力,使其具有高度的自适应性和自组织性;d)神经网络还具有可塑性.图3 月球漫游车智能传感遥操作控制系统Fig.3 T he intellig ent sensing telemanipulatio n sy stem of a lunar r ov er 对于漫游车系统智能的获得,我们拟分两个阶段来进行:首先是有导师的学习.在地球上作模拟试验,让月球漫游车逐步掌握人的驾驶经验;然后是月球漫游车在操作人员监控下的自主导航与控制.这样月球漫游车就能获得无导师的学习能力,从而自动完成一些操作,但动作的评判仍由人工来完成.在漫游车不能处理的情况下,仍由操作人员提供选择,强化漫游车进行学习.(4)多种传感器信息融合技术考虑到月面的情况比较复杂,为了使月球漫游车实现灵巧而又安全的导航与控制机能,除了在机械结构和控制方面需要做很多工作之外,能否赋予月球漫游车对其所处的环境进行切合实际的感知、识别和建模的能力是一个关键.我们拟采用多传感器信息融合技术来解决这个问题.在最初的方案中,整个系统所采用的传感器包括:彩色摄像机两台、激光测距仪、红外摄像机、激光陀螺等.系统中由激光测距仪提供环境的三维位置信息,由红外摄像机提供环境温度信息,由彩色摄像机提供环境的彩色和纹理条信息,根据激光测距仪提供的距离信息实现实时停车机能.另外,为了实现灵活的视觉搜索功能,彩色摄像机、激光测距仪和红外摄像机将分别置于独立的而且能够实现自由升降、俯仰以及方位运动的平台上,通过对三维位置信息、温度信息和彩色信息的融合处理,实现对月球漫游车所处环境的感知、识别和建模.但采用平台有如下缺点:・平台体积和质量大,这与月球漫游车在质量和体积上都要求轻巧不相符;・平台质量大,对整个控制系统而言,时间常数大,响应速度慢,不利于平衡效果;・需要两套伺服系统.对于彩色摄像机平台系统而言,需要一套用于放置平台,作为彩色摄像机的平衡系统,另一套作为彩色摄像机的转动系统.既加大了系统的复杂度,又增加了系统的造价.基于上述的考虑,目前我们正在研究无平台系统,原理图如图4.即对于某些传感器去掉其平台,而增加一组陀螺检测车体运动,把信号叠加到传感器的伺服系统中.在月球漫游车颠簸行进过程中,传感器自身的伺服系统能独立完成转动和稳定两种功能,显然这样既可减小系统的质量和体积,又可降低造价.(5)信号的压缩、传输与恢复由于通信距离远,月球漫游车的发送信号功率和天线增益低,上行和下行链路的信噪比都极低,因此我们考虑采取伪随机扩频调制方式,用几十倍甚至上百倍的信道带宽换取信号增益.这里我们需要根据传输的数据类型和速率确定合适的扩频码,还要选择合适的信道编码,进一步提高信道抗干扰能力.另外,由于月球漫游车向地球传送10M bps 左右的宽带数据,再经过几十至上百倍的扩频,因此信道必须能够提供几十M bps 的带宽.研究表明,最有效的传输频段是EHF 频段.这也有利于系统本身模块283第23卷第2期王巍等: 月球漫游车关键技术初探化、微型化和极窄波束的的形成.所以为了适应地月间的远距离数据传输,必须研制EHF 频段大功率线性放大模块,这就需要在功率器件、功率合成、小型化、模块化和散热等方面进行攻关.对于宽带扩频数据,必须研究高速数字调制解调技术.除此之外,还要对月球漫游车的观测和分析数据在传输前和接收后进行高比例无损或近似无损压缩和解压缩.图4 无平台系统原理图Fig .4 T he schematic diag ram o f a system w it ho ut a platfo r m (6)能源问题月球车电源应能够完成以下三项任务:提供动力,仪器舱加热以及做为仪器的电源.目前可选择的方案有化学电池、燃料电池、太阳能电池和同位素电池.其中化学电池和燃料电池的寿命有限,无法满足要求.而太阳能电池也由于对太阳能的过分依赖而不能在一些特殊的环境里工作(月夜长达几十天).我们认为同位素电池由于其对环境适应能力强,体积小,寿命长(2～10年),功率密度大,是一种合适的选择方案.目前国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心正在进行月球漫游车系统虚拟样机及遥操作技术的研究.在对三维月球漫游车系统模型进行动力学仿真的基础上,确定最佳月球漫游车系统结构、控制及遥操作方案,以更快、更可靠地研发我国的月球漫游车系统.4 结论(Conclusion )本文在总结当今国外月球探测经验基础上,结合我国国情,对月球探测的关键技术问题进行了深入地分析和研究,提出了开发我国月球漫游车系统的具体实施方案.在该方案中,我们引入了智能控制的思想,提出了利用神经网络进行自主导航和路径规划的策略,从而建立一套智能传感系统,使其能辨识目标并对其进行跟踪,避免与障碍碰撞,并且能从自身环境中加以学习和修正,弥补了文献[7]中方案的不足.参考文献 (References )1 王旭东,梁斌,吴宏鑫,杨保华.面向21世纪的我国遥科学空间机器人发展的建议.空间机器人及遥科学技术研讨会论文集,19992 骆训纪,孙增圻,朱纪洪.月球漫游车国外发展概况及我国的发展设想.空间机器人及遥科学技术研讨会论文集,1999:215-2213 Yasuharu KU NII,M as ah iro OTS UKA.T ele-Scien ce by Plane-tar y Rover:M icro5.Fifth International S ymposium on Artificial-Intelligence,Robotics and Au tom ation in S pace 1999:553-5584 Yoji KURODA,Koji KONDO,Kazu aki NAKAM URA,Ya-su har u KU NII ,Takashi KUBOTA .Low Power M ob ility S ystem for M icro Planetary Rover `M icro5'.Fifth International Symp o-siu m on Artificial In telligence,Robotics an d Automation in Space 1999:77-825 Yosh ioka N,Nishio Y,W ak abayashi Y.Integrated T est S ystemfor a Six -Pow ered -Wh eel Lunar Rover .Proc of ICAR'95,1995:285-2916 Yosh ioka N,W akab ayashi Y,Nish io Y.Driving T echnology andPreliminary Tests of a L unar Rovers.IFAC 13th Triennial W orld Congr ess ,1996:23-287 凌彬,陈宗海.月球探测器路径规划的基于案例的学习算法研究.中国科学技术大学空间信息中心月球车调研资料选编,2000:33-38作者简介: 王 巍(1974-),男.哈尔滨工业大学导航、制导与控制专业博士研究生.研究领域:机器人学,自适应控制,预测控制及人工智能. 梁 斌(1968-),男,北京控制工程研究所高级工程师.现任第三届国家高技术航天领域遥科学及空间机器人专家组成员.研究领域:机器人学,自动控制理论. 刘良栋(1943-),男,研究员,博士生导师,现任北京控制工程研究所所长,国家863航天领域专家委员会委员,自动化学会常务理事.研究领域:航天器动力学与控制.284 机 器 人2001年3月。