隨著12月2日“嫦娥三號”月球探測器發(fā)射，中國將首次實現(xiàn)地外天體軟著陸及巡視勘察。中國航天科技集團公司第八研究院（以下簡稱“上海航天八院”）有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，該院承擔(dān)了“嫦娥三號”月球車四個半分系統(tǒng)的研制。該院正計劃將用于月球車的移動系統(tǒng)和機械臂等機器人技術(shù)向民用領(lǐng)域拓展，用于服務(wù)和工業(yè)機器人，實現(xiàn)“軍轉(zhuǎn)民”。

月球車移動系統(tǒng)曾經(jīng)上千次試驗

上海航天八院805所探月工程型號指揮施飛舟說，“嫦娥三號”探測器由著陸器和月球車兩個部分組成。按照計劃，探測器將在著陸后擇機釋放月球車，著陸器開展就位探測，月球車開展巡視勘察。

施飛舟介紹說，在月面分離過程中，月球車要從著陸器向月面轉(zhuǎn)移；在月晝時，月球車需要完成前進(jìn)、后退、制動、爬坡、越障、過坑、原地轉(zhuǎn)向、行進(jìn)間轉(zhuǎn)向等多種移動功能；而在月夜過程，月球車要保證自身生存，原地靜止不動并在度過月夜后恢復(fù)移動能力。而以上這些，都需要靠移動分系統(tǒng)來完成。上海航天八院805所承擔(dān)了“嫦娥三號”月球車四個半分系統(tǒng)的研制。

“移動分系統(tǒng)是月球車的移動平臺，采用主副搖臂差動式懸架、六輪獨立驅(qū)動、四輪獨立轉(zhuǎn)向的構(gòu)型方案，實現(xiàn)了對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，可靠通過月表不同坡度、障礙等地形地貌，能夠有效減少地形對車體姿態(tài)變化的影響，保證車身穩(wěn)定性。”施飛舟說。

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，對產(chǎn)品的性能指標(biāo)要求更高。“為了檢驗月球車在復(fù)雜未知環(huán)境下完成巡視任務(wù)的能力，我們在地面上做了大量試驗，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年開始在六個試驗場進(jìn)行月球車分系統(tǒng)模擬試驗，用從吉林購買的火山灰來模擬月球表面的土壤。

在其中一處試驗場，只見高出地面幾十公分的試驗池內(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，僅這一個試驗場就做過300多次月球車的行走試驗。

此外，2011年10月至11月八院在甘肅敦煌庫姆塔格沙漠無人區(qū)進(jìn)行了專項的月球車外場試驗。

不過，在目前技術(shù)條件下，模擬試驗還有一定局限。施飛舟介紹說，相對比較薄弱的是對月層的模擬，因為對其認(rèn)識還不夠多，這方面也是未來的風(fēng)險所在。

月球環(huán)境惡劣還表現(xiàn)在巨大的晝夜溫差，月球的一個晝夜相當(dāng)于地球的14個晝夜，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抵御高溫和嚴(yán)寒，保證其實現(xiàn)月夜生存，當(dāng)環(huán)境達(dá)到一定溫度時再展開工作。

位于月球車前端的微小型機械臂，也是上海航天八院研制的創(chuàng)新技術(shù)。施飛舟說，該機械臂是國內(nèi)首個高精度、智能化閉環(huán)控制的空間機械臂產(chǎn)品，能夠識別非合作目標(biāo)并且自主規(guī)劃運動路線。它長僅0.5米卻能實現(xiàn)3個自由度的運動，運動的精度更是能精確到正負(fù)2毫米。

機械臂未來更輕更節(jié)能

上海航天八院805所一位專家表示，未來移動分系統(tǒng)和機械臂這兩種月球車的關(guān)鍵技術(shù)，將有望在中國的機器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)行民用推廣。

“月球車其實就是一個機器人，移動系統(tǒng)和機械臂技術(shù)都可以民用，如服務(wù)和工業(yè)機器人。”這位專家稱，上海機器人產(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所作為副理事長單位也在參與上海市機器人產(chǎn)業(yè)的重大項目攻關(guān)，比如將移動探測技術(shù)用于防爆防恐機器人。

另一位不愿透露姓名的805所設(shè)計人員稱，通過前期調(diào)研，他們發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)仍以工業(yè)機器人為主，其中70%至80%依賴進(jìn)口，國內(nèi)的相關(guān)科研機構(gòu)多數(shù)只是從事機器人的基礎(chǔ)研發(fā)，很多企業(yè)尚處于起步階段。

“我們想通過前期積累的一些技術(shù)來從事機器人核心元器件和整機的研發(fā)，制造一些擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的元器件，同時實現(xiàn)社會和經(jīng)濟效益。并根據(jù)市場需求，針對不同應(yīng)用對象進(jìn)行不同組合搭載，適合不同用途。”上述設(shè)計人員說。

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核電站運行服務(wù)技術(shù)公司尋求合作，研發(fā)用于核電站檢測維護的民用機器人。“因為我們也要結(jié)合自己的優(yōu)勢，研究空間輻射環(huán)境下的機器技術(shù)也是我們一個特色。”他說。“我們想找到既適合于市場，也適合于我們自身特點的方向。”

同時，上海航天八院805所也在根據(jù)現(xiàn)有能力申報一些上?？莆徒?jīng)委的關(guān)于機器人技術(shù)的課題，例如，研發(fā)基于高功率密度的驅(qū)動器，提高機械臂的功率密度。

“這樣的話，機械臂可以更小更輕，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移動平臺上，可以用于服務(wù)機器人、醫(yī)用機器人、特種防爆檢測機器人等等。”前述805所專家解釋說。