基本信息
- 項目名稱：
- “探路者”號探月車
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- “探路者”號探月車是基于現(xiàn)今人類探測月球的現(xiàn)狀設計的。“探路者”作為一個需要在月球上移動工作的設備， 它的設計主要由越障能力、樣品采集、能源來源和能量耗散等諸多因素來考慮。
- 詳細介紹：
- “探路者”號探月車 1引言 自古以來，人類的活動范圍經歷了從陸地到海洋，從海洋到天空，從天空到外太空的拓進過程。 借助于二十世紀五十年代逐步成熟起來的航天技術，人類開創(chuàng)了探索外層空間的新時代。經過近半個世紀的迅速發(fā)展，人類在航天領域已經取得了巨大成就，其中對月球的探測成果顯得尤為豐碩。 眾所周知，月球是距離地球最近的自然天體，于是它便理所當然的成為人類探測遙遠太空的首選目標。自1969年7月美國“阿波羅11號”飛船首次登月成功后，人類的探月征程全面啟動。開展月球探測是進行航天活動的必經之路，對人類的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。 為此，我國啟動了月球探測計劃——“嫦娥”工程。雖然人類的探月已取得了較大的成就，但人類進入太空并在太空開展活動的危險性還是不可小覷的。 因此，我們團隊設計了“探路者”號探月車，讓它代替人類在月球上完成探測任務，這樣既可以有效保障人類的安全，降低探測月球的成本，同時還可大大提高人類全面探測月球的效率。 2作品設計基本思路 作為一個在月球上移動工作的設備，“探路者” 號月球車的設計主要從發(fā)射時的體積、在月球展開后的體積、在月球上的越障能力、樣品采集能力、能量來源和能量耗散等方面考慮。 3部件設計說明 3.1車體數(shù)據(jù)（單位：mm） 項目 參數(shù) 項目 參數(shù) 折疊車身 15000 *15000 *12500 視鏡距底盤高度 1000 太陽能帆板翼展 2250 *4500 輪距 1100—1800 底盤距地高度 600—1500 車輪直徑 300 表1 車體基本數(shù)據(jù) 3.2機械臂機構 機械臂機構采用了非常精簡的設計，在滿足取樣要求的同時，減少能量的消耗。 前端采樣部分使用了一個高強度合金鉆頭，能夠完成深層月壤的采集工作。與采樣鉆頭配合工作的是一個鏟斗，其完成樣品的收集工作。同時在手臂前段配置了一個攝像頭，使對樣品的采集工作可以更加的精確。整個采樣部分，同樣是盡量簡化設計，從而提高了機構的可靠性和穩(wěn)定性。 3.3車輪懸架 “探路者”的設計主要從整車的越障能力來考慮。懸架由六個獨立的輪腿構成，呈正六邊形分布，在行進過程中保證輪子不都在同一條直線上。當遇到凹洼時，即使在一輪、兩輪甚至三輪（正三角分布的三個輪子）懸空的情況下車體仍能繼續(xù)正常行走。 六個獨立的輪腿可以調節(jié)長度，增大了懸架的靈活性，可保證底盤距地650㎜——1400㎜之間升降。輪腿的長度調節(jié)是相互獨立的，通過調節(jié)能保證車在起伏不平的地方行走時底盤的水平，最大可以在30°的斜坡上行進而底盤仍保持水平，提高了車的越障能力，也有利于車載設備的保護。每個輪腿與底板呈60°，在輪腿長度改變時輪距也發(fā)生變化，當遇到障礙物時，能夠通過調節(jié)懸架的長度來改變輪距（輪距1100—1800mm）以保證整車的越障性能。輪子轉向部分的設計能夠使得每個輪子在一個平面內實現(xiàn)360°轉動，這樣的設計能夠讓系統(tǒng)通過對每個輪子的分析將輪子調整至最佳轉向而不受其它輪子和環(huán)境的限制。 3.4太陽能帆板 “探路者”號探月車的太陽能帆板設計綜合考慮了發(fā)射時的體積、工作的能源提供、月球上溫差大等因素，采用了非完全折疊式。在發(fā)射時帆板折起呈盒裝，減小了帆板的體積，為發(fā)射節(jié)省了空間、保護其中的儀器；當其在月球上工作時展開，為車的活動提供能量來源。在月球進入夜晚時,小車周圍溫度會急劇降低，此時帆板將收起到發(fā)射時的狀態(tài)，減小車內熱量散失，防止車載貴重儀器在低溫下被損壞。 3.5雙目視覺系統(tǒng) “探路者”配備了一套雙目視覺系統(tǒng)，承擔對周圍環(huán)境信息的采集與分析工作。雙目視鏡鏡架采用旋轉折疊方式，收起時呈直角，減小體積。工作時鏡架呈直線。兩個攝像頭可以調節(jié)其俯仰角度，同時還可以隨著鏡架左右轉動，這樣的設計可以使該系統(tǒng)觀察到小車周圍的所有位置。 3.6 通訊設備 “探路者”的通訊設備由信號處理系統(tǒng)和外部天線組成，完成對地球指令的接收和數(shù)據(jù)反饋。 4技術推廣應用價值 “探路者”是為人類探索月球而設計的，可勝任對月球的探測取樣任務，同樣也可完成對其它太空天體的探測任務。作為一臺擁有良好越障、采樣能力的可移動設備，它也可在地球執(zhí)行任務，譬如一些人類難以進入的作業(yè)區(qū)域和危險區(qū)域等。 月球作為離地球最近的天體，是人類探索外太空的首選目標。月球上有著豐富的礦產資源，對世界各國具有強大的誘惑力。未來探測月球的腳步將越來越快，作為一個探測月球的工具，“探路者”無疑將擁有良好的市場和廣闊的前景！ 5參考文獻 [1]胡震宇 袁 勇主編；《月球車》；2005.06 [2]歐陽自遠；我國月球探測的總體科學目標與發(fā)展戰(zhàn)略[期刊論文]-地球科學進展；2004.06 [3]王巍 夏玉華 梁斌;月球漫游車關鍵技術初探[期刊論文]-機器人;2001.05 [4]趙金才;深空探測總體技術研究現(xiàn)階段的思考; 2005.08 [5]Berkelman P Design of a Day/Night Lunar Rover 1995
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 一、作品設計的目的： 人類的探月已取得了較大的成就，但人類進入太空并在太空開展活動的危險性還是不可小覷的。 因此，我們團隊設計了“探路者”號探月車，讓它代替人類在月球上完成探測任務，這樣既可以有效保障人類的安全，降低探測月球的成本，同時還可大大提高人類全面探測月球的效率。 二、作品設計的基本思路： “探路者”作為一個需要在月球上移動工作的設備， 它的設計主要由越障能力、樣品采集、能源來源和能量耗散等諸多因素來考慮。 一、作品的技術性分析說明： 1.輪腿機構： 輪腿結構采用正六邊形排列方式而非平行排列的方式，在行進過程中所有輪子均不在同一條直線上，當遇到凹洼時，即使在一輪、兩輪甚至三輪（正三角分布的三個輪子）懸空的情況下車體仍能繼續(xù)正常行走。 2.輪子轉向機構： 輪子轉向部分和傳統(tǒng)輪子轉向設計相比，本作品設計能夠使得每個輪子在一個平面內實現(xiàn)360°全方位轉動，這樣的設計能夠讓系統(tǒng)通過對每個輪子的分析將輪子調整至最佳轉向而不受其它輪子和環(huán)境的限制。當輪子磨損或變形后，通過調整仍能保證它具有優(yōu)良的抓地能力。 3.車輪與車體的連接機構： 車輪與車體的連接機構與其他探月車相比，本作品的設計增大了此機構的靈活性，使輪子能夠在距底盤650㎜——1400㎜之間運動，此機構能夠保證車體行走時車身的水平。同時，由于懸架與底板呈60°，在懸架運動時輪距也發(fā)生變化，當遇到障礙物時，能夠通過調節(jié)懸架的長度和輪距來保證整車具備較好的越障性。
科學性、先進性
- 一、作品的技術特點及優(yōu)勢： 1、各個輪子獨立運動，互不影響。探月車的每個輪子都采用單電機驅動，同時，輪子與懸架的連接部分同樣采用獨立電機控制，使得各個輪子能夠在其所在平面內實現(xiàn)360°全方位轉動，互不影響。 2、懸架部分采用主動獨立懸架。懸架長度可以調節(jié)，通過調節(jié)能夠改變底盤與輪子的距離，使其在不平整的地面時仍能保持整車水平，最大可以在30°的斜坡上保持車身水平。 3、樣品采集機構精簡可靠。探月車采樣機構借鑒、整合了挖掘機前端鏟斗和破碎錘的結構，由一個鏟斗和鉆頭組成，在能完成采樣任務前提下，機構具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。 二、作品的適應范圍及推廣前景的技術性說明： “探路者”是為人類探索月球而設計的，可勝任對月球及其它太空天體的探測任務，也可在地球執(zhí)行任務。 三、作品的市場分析和經濟效益預測： 未來探測月球的腳步將越來越快，作為一個探測月球的工具，“探路者”無疑將擁有良好的市場和廣闊的前景！
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 專利轉讓
作品可展示的形式
- 模型 現(xiàn)場演示 圖片 錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 一、作品的技術特點及優(yōu)勢： 1、各個輪子獨立運動，互不影響。探月車的每個輪子都采用單電機驅動，同時，輪子與懸架的連接部分同樣采用獨立電機控制，使得各個輪子能夠在其所在平面內實現(xiàn)360°全方位轉動，互不影響。 2、懸架部分采用主動獨立懸架。懸架長度可以調節(jié)，通過調節(jié)能夠改變底盤與輪子的距離，使其在不平整的地面時仍能保持整車水平，最大可以在30°的斜坡上保持車身水平。 3、樣品采集機構精簡可靠。探月車采樣機構借鑒、整合了挖掘機前端鏟斗和破碎錘的結構，由一個鏟斗和鉆頭組成，在能完成采樣任務前提下，機構具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。 二、作品的適應范圍及推廣前景的技術性說明： “探路者”是為人類探索月球而設計的，可勝任對月球及其它太空天體的探測任務，也可在地球執(zhí)行任務。 三、作品的市場分析和經濟效益預測： 未來探測月球的腳步將越來越快，作為一個探測月球的工具，“探路者”無疑將擁有良好的市場和廣闊的前景！
同類課題研究水平概述
- 無
