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星球表面着陆巡视一体化探测机器人研究进展

2021-03-28路达刘金国高海波

航空学报 2021年1期

路达,刘金国,高海波

1. 中国科学院 沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室,沈阳 110016 2. 中国科学院 机器人与智能制造创新研究院,沈阳 110169 3. 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨 150080

自苏联于1957年发射了第1颗人造卫星(Sputnik-1) 以来,世界各航天大国开展了大量的星球探测任务并取得了丰硕的成果。探测范围从近地轨道逐渐拓展到深空领域。星球探测的方式主要有飞掠、绕飞、撞击、软着陆及移动探测等。其中,软着陆及移动探测相比其他探测方式,可对星球进行长时间直接和精确的探测。然而受着陆器的着陆条件和探测机器人移动能力限制,人类成功完成的几次星球表面着陆探测均局限于相对平坦的区域,缺少对崎岖地形的探测,而岩石区、环形山以及撞击坑等作为其主要地形组成部分,这些区域的探测对于研究地质变化、行星起源与演化和深层次样品采集等方面具有重要的意义。

随着航天技术的不断发展,采用自身具有减振功能的移动机器人,能够有效减小发射质量和包络空间,大幅降低成本,不受大部分着陆区域地形地貌的限制,单次任务可携带多个移动机器人,在星球表面不同区域进行高空投放,开展分布式探测。

本文重点回顾和分析了传统着陆巡视系统软着陆和移动探测任务的特点及存在的缺陷,分析了各种具备着陆巡视一体化能力的探测移动机器人类型及其特点,并对各自领域的研究进展进行了总结概述,对着陆巡视一体化机器人未来的发展方向进行了展望,以期为我国未来在深空探测领域后续任务中开展着陆巡视一体化探测机器人技术研究和应用提供有益参考。……

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