中國(guó)航天科技(15.93, 0.09, 0.57%)部門有關(guān)負(fù)責(zé)人透露,用于“嫦娥三號(hào)”月球車的一些關(guān)鍵技術(shù)將可望實(shí)現(xiàn)“軍轉(zhuǎn)民”,被應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域,推動(dòng)國(guó)內(nèi)機(jī)器人(42.410, 0.55, 1.31%)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
隨著12月2日“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器發(fā)射,中國(guó)將首次實(shí)現(xiàn)地外天體軟著陸及巡視勘察。中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第八研究院(以下簡(jiǎn)稱“上海航天八院”)有關(guān)負(fù)責(zé)人在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)透露,該院承擔(dān)了“嫦娥三號(hào)”月球車四個(gè)半分系統(tǒng)的研制。該院正計(jì)劃將用于月球車的移動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械臂等機(jī)器人技術(shù)向民用領(lǐng)域拓展,用于服務(wù)和工業(yè)機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)“軍轉(zhuǎn)民”。
月球車移動(dòng)系統(tǒng)曾經(jīng)上千次試驗(yàn)
上海航天八院805所探月工程型號(hào)指揮施飛舟告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者,“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器由著陸器和月球車兩個(gè)部分組成。按照計(jì)劃,探測(cè)器將在著陸后擇機(jī)釋放月球車,著陸器開展就位探測(cè),月球車開展巡視勘察。
施飛舟介紹說(shuō),在月面分離過(guò)程中,月球車要從著陸器向月面轉(zhuǎn)移;在月晝時(shí),月球車需要完成前進(jìn)、后退、制動(dòng)、爬坡、越障、過(guò)坑、原地轉(zhuǎn)向、行進(jìn)間轉(zhuǎn)向等多種移動(dòng)功能;而在月夜過(guò)程,月球車要保證自身生存,原地靜止不動(dòng)并在度過(guò)月夜后恢復(fù)移動(dòng)能力。而以上這些,都需要靠移動(dòng)分系統(tǒng)來(lái)完成。上海航天八院805所承擔(dān)了“嫦娥三號(hào)”月球車四個(gè)半分系統(tǒng)的研制。
“移動(dòng)分系統(tǒng)是月球車的移動(dòng)平臺(tái),采用主副搖臂差動(dòng)式懸架、六輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的構(gòu)型方案,實(shí)現(xiàn)了對(duì)月面地形地貌的自主適應(yīng)能力,可保證巡視器在六輪始終著地的情況下,可靠通過(guò)月表不同坡度、障礙等地形地貌,能夠有效減少地形對(duì)車體姿態(tài)變化的影響,保證車身穩(wěn)定性。”施飛舟說(shuō)。
和傳統(tǒng)衛(wèi)星、載人航天相比,探月環(huán)境條件更為惡劣,月面地形地貌復(fù)雜,對(duì)產(chǎn)品的性能指標(biāo)要求更高。“為了檢驗(yàn)月球車在復(fù)雜未知環(huán)境下完成巡視任務(wù)的能力,我們?cè)诘孛嫔献隽舜罅吭囼?yàn),模擬月球表面障礙物的大小、坡度、高低溫、真空度。”施飛舟稱,上海航天八院從2009年開始在六個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行月球車分系統(tǒng)模擬試驗(yàn),用從吉林購(gòu)買的火山灰來(lái)模擬月球表面的土壤。
21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者實(shí)地觀看了其中一處試驗(yàn)場(chǎng),只見高出地面幾十公分的試驗(yàn)池內(nèi)填滿灰色的火山灰,并設(shè)有坡度和障礙,最大程度上模擬月表環(huán)境。施飛舟說(shuō),僅這一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)就做過(guò)300多次月球車的行走試驗(yàn)。
此外,2011年10月至11月八院在甘肅敦煌庫(kù)姆塔格沙漠無(wú)人區(qū)進(jìn)行了專項(xiàng)的月球車外場(chǎng)試驗(yàn)。
不過(guò),在目前技術(shù)條件下,模擬試驗(yàn)還有一定局限。施飛舟介紹說(shuō),相對(duì)比較薄弱的是對(duì)月層的模擬,因?yàn)閷?duì)其認(rèn)識(shí)還不夠多,這方面也是未來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)所在。
月球環(huán)境惡劣還表現(xiàn)在巨大的晝夜溫差,月球的一個(gè)晝夜相當(dāng)于地球的14個(gè)晝夜,白天最高溫度達(dá)到150攝氏度,夜晚最低則達(dá)到-170攝氏度。施飛舟表示,月球車使用了新型涂層材料來(lái)抵御高溫和嚴(yán)寒,保證其實(shí)現(xiàn)月夜生存,當(dāng)環(huán)境達(dá)到一定溫度時(shí)再展開工作。
位于月球車前端的微小型機(jī)械臂,也是上海航天八院研制的創(chuàng)新技術(shù)。施飛舟告訴記者,該機(jī)械臂是國(guó)內(nèi)首個(gè)高精度、智能化閉環(huán)控制的空間機(jī)械臂產(chǎn)品,能夠識(shí)別非合作目標(biāo)并且自主規(guī)劃運(yùn)動(dòng)路線。它長(zhǎng)僅0.5米卻能實(shí)現(xiàn)3個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的精度更是能精確到正負(fù)2毫米。
機(jī)械臂未來(lái)更輕更節(jié)能
上海航天八院805所一位專家告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者,未來(lái)移動(dòng)分系統(tǒng)和機(jī)械臂這兩種月球車的關(guān)鍵技術(shù),將有望在中國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)行民用推廣。
“月球車其實(shí)就是一個(gè)機(jī)器人,移動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械臂技術(shù)都可以民用,如服務(wù)和工業(yè)機(jī)器人。”這位專家稱,上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟已于2012年10月成立,上海航天八院805所作為副理事長(zhǎng)單位也在參與上海市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的重大項(xiàng)目攻關(guān),比如將移動(dòng)探測(cè)技術(shù)用于防爆防恐機(jī)器人。
另一位不愿透露姓名的805所設(shè)計(jì)人員對(duì)記者稱,通過(guò)前期調(diào)研,他們發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍以工業(yè)機(jī)器人為主,其中70%至80%依賴進(jìn)口,國(guó)內(nèi)的相關(guān)科研機(jī)構(gòu)多數(shù)只是從事機(jī)器人的基礎(chǔ)研發(fā),很多企業(yè)尚處于起步階段。
“我們想通過(guò)前期積累的一些技術(shù)來(lái)從事機(jī)器人核心元器件和整機(jī)的研發(fā),制造一些擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的元器件,同時(shí)實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。并根據(jù)市場(chǎng)需求,針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行不同組合搭載,適合不同用途。”上述設(shè)計(jì)人員說(shuō)。
他還透露,在上海市核電辦和經(jīng)委支持下,上海航天八院正在和國(guó)核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)公司尋求合作,研發(fā)用于核電站檢測(cè)維護(hù)的民用機(jī)器人。“因?yàn)槲覀円惨Y(jié)合自己的優(yōu)勢(shì),研究空間輻射環(huán)境下的機(jī)器技術(shù)也是我們一個(gè)特色。”他說(shuō)。“我們想找到既適合于市場(chǎng),也適合于我們自身特點(diǎn)的方向。”
同時(shí),上海航天八院805所也在根據(jù)現(xiàn)有能力申報(bào)一些上??莆徒?jīng)委的關(guān)于機(jī)器人技術(shù)的課題,例如,研發(fā)基于高功率密度的驅(qū)動(dòng)器,提高機(jī)械臂的功率密度。
“這樣的話,機(jī)械臂可以更小更輕,但可以舉起更重的東西。本身輕了,需要的能源也少了,就可以很方便的搭載在一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上,可以用于服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、特種防爆檢測(cè)機(jī)器人等等。” 前述805所專家解釋說(shuō)。
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