北京航空航天大学电子版 - 第1044期(2019年6月11日) - 第01版:第01版      语音播报
 

机械学院丁希仑教授团队在Nature Astronomy上发表前瞻论文


 

6月7日,国际知名期刊Nature Astronomy在线刊登了我校机械学院丁希仑教授课题组及其合作者的论文“The progress of extraterrestrial regolith-sampling robots”(中译:星球采样机器人研究进展),丁希仑教授为唯一通讯作者,我校2017年博士毕业生张涛是第一作者(现为广东工业大学讲师,其博士论文获得2018年度上银佳作奖)。北航作为第一单位和唯一通讯单位。

对土层进行采样分析是最直接与最有效了解天体地质构造的方法,对于探求地外天体土层中生命/水存在的证据和了解太阳系乃至整个宇宙的起源/发展/演化具有重要意义,也能为拓展人类生存空间和解决地球能源短缺提供新的途径。星球采样机器人作为采集星壤的重要工具,在深空探测中扮演着极其重要的角色。和地球上的机器人不同,星球采样机器人通常工作在极其恶劣的星面环境中,不仅需要面对星球的(超)高真空、高低温和强辐照,还面临发射能力和成本引起的质量、能量、尺寸、材料等复杂约束条件制约。

该论文的主要内容为:首先综述了星球采样机器人的历史与发展现状,研究对比分析了不同采样方法的优劣及适用范围,介绍了北航课题组研制的多杆对接式月壤深层钻取采样器样机和与其合作者共同研制的小行星原位采样分析一体化机器人;深入剖析了星球采样面临的复杂约束与技术挑战,指出了星球采样机器人面临的四大难题:地面多重资源限制、星面苛刻环境、星壤不确定性/多样性和超长距离通信延时;接着阐述了为保证星球采样机器人安全可靠工作,需要在地面完成的三大关键测试:大气环境下的常规测试、真空高低温环境下的耐受测试及长时间无人自主取样测试。介绍了目前世界上先进的星球采样机器人综合性能测试装备,其中包括北航课题组及其合作者共同研制的面向我国“嫦娥”五号重大工程的月面深层钻取采样综合性能测试装备;总结了现有星球采样技术研究成果,并对星球采样机器人的发展趋势进行了展望,包括:近期——采样深度更深、采样区域更广、机器人控制更加智能;中期——星壤资源原位分析利用与人-机联合探测;远期——建立人类地外科考站或永久聚居地;最后介绍了我国深空探测规划中的星球取样任务。

丁希仑教授课题组长期以来一直从事空间机构与机器人技术方面的研究工作,在星球探测机器人机构设计、运动控制、仿真分析及星面环境模拟测试实验验证等方面先后发表了系列研究成果,曾研制了我国首台面向月壤深层采样的多杆对接式机器人、六足轮腿式星球探测机器人、面向小行星土壤原位采样与分析的机器人等样机,也参与了国家“嫦娥”五号月壤深层钻取采样重大任务。该成果得到了国家自然科学基金重点项目(项目号:51635002)和面上项目(项目号:51775011)的支持。(梁永建)

 

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