张红军 周东 李珂 张沛 韦涌泉 于萌萌

(北京空间飞行器总体设计部,北京 100094)

开展月球探测是航天活动发展的必然选择,我国开展月球探测对于提高综合国力,振奋民族自尊心和增强民族凝聚力具有重要意义[1-2]。月壤样品的采集返回是各航天大国研究月球的主要手段,我国嫦娥五号探测器是探月工程“三步走”战略的最后一步,其总体目标是实现中国首次月面自主采样与返回[3]。国内高校、科研机构针对该任务需求,在采样装置设计等方面开展了大量的研究工作,取得了一定的研究成果[3-4]。月球采样方式可以分为两大类:表面月壤采样和深层月壤采样。表面采样一般使用挖、铲、夹、耙、吸等方式,而深层月壤采样一般使用钻探方式进行[5]。

2020年11月,嫦娥五号探测器携带采集的月壤样品成功返回,标志着我国探月工程“三步走”计划圆满完成。嫦娥五号探测器同时装备了表面采样和深层采样设备,其中月表采样器采用浅层铲挖的采样方式,由于地月距离远导致地月交互效率低,因此在月表采样过程中需要具有很高的自主性,即地球站上注少量的简单指令就能触发采样器完成复杂的运动序列来进行采样。

以抽象的数学方式描述知识的结构及其之间的关系,具有很强的表达能力,可为软件系统的层次结构提供形式化的语义描述[6]。虽然采样器具有多种运动模式、速度、目标位置、运动状态等,但其表述有固定的模式,其核心内容可以抽象为一系列状态、事件、状态迁移、动作等元素的集合,非常适合用有限状态机相关理论进行处理,将采样器的运动控制用统一的数学模型表达[7]。……