月球车的工作原理

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落——展——走——看——钻
? 完成钻探采样（ 臂手机构 ） ? 适合在月球表面探测区域行走（ 行走机构 ） ? 保证能源、通讯系统的工作（ 指向机构 ） ? 展开系统（ 展开机构） ? 重量轻、机构可靠（ 航天器的一般要求 ） ? 软着陆（登月常用方式 ）
展开机构 臂手机构
指向机构 行走机构
? Luno 1970 ? 索杰纳1994 ? 机遇、勇气号 2004 ? 其他科研样机 ? 中国空间技术研究院 样机
月面巡视探测器越障性能
障碍物最大高度 最大坡度
（H/mm ）
（θ/°）
撞击坑最大直径 （D/m ）
200
30
3
结合月面巡视探测 器越障性能计算，月面 典型障碍物密度为 0.5%~50% 。
月面典型地形环境
? 基于目前大部分在研月球车的尺寸，主要关注小型撞击坑 （0.1m~3m），这些撞击坑形成的年代相对较短，轮廓
?
相对于软着陆，物理上的硬着陆一般是指航天器未减
速（或未减速到人员或设备允许值），而以较大速度直接
返回地球或击中行星和月球，这是毁坏性的着陆。前苏联
月球2、5、7、8号探测器，金星3号探测器均是硬着陆，
其探测数据在着陆前已送回地球接收站。
? 分析岩石样本（钻探、取样、分析） ->机械臂、钻机、物理化学实验室 ? 巡视与搜索（获取图像、路径规划、接近目标） ->路径规划、避碰、轮系 ? 着陆与展开（耐冲击、改变形状） ->能源、通讯、行走各子系统从储存状态变为工作状态
? 极地科考无人飞行器 ? 反恐安检机器人
? 参观访问 俄罗斯圣彼得堡 罗卡特行星探测 器研究中心
? 参与中国空间技术研究院总体部月面巡视 探测器课题
月球车（俗称）?月面巡视探测器（术语）
? Lunokhod 月球车（1970）
? 前苏联在1970年11月10日发射 ? 756kg，约2.94m×1.96m
明显，其组成可分为三部分：碗状坑、坑沿和溅射延伸沿
[1][2]
Rim Height
Diameter y
x Relief
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ROCAD （俄罗斯） RJ rover
10:16:23
中国空间技术研究院样机
10:16:23
? 为什么国内外设计的月球车、火星车，大 体都是那个样子？
? 坦克、越野车性能挺好，月球车为什么不 采用那样的机构？
? 撞击坑 ? 岩石 ? 月壤
最重要的设计约束 ——尺度
由文献NASA SP-8023 《Lunar Surface Model 》可得月 面的坡度分布、月面不 平度模型以及撞击坑和 月岩的大小频率分布曲 线。
? 月球车是一种在月面移动工作，执行科考 探测任务的半自主移动平台，是一种特殊 的航天器。
? 勇气号火星车演示视频
? 人造卫星、宇宙飞船等在降落过程中，逐渐减低降落速度， 使得航天器在接触地球或其他星球表面瞬时的垂直速度降 低到很小，最后不受损坏地降落到地面或其他星体表面上， 从而实现安全着陆的技术。例如，通过推进器进行反向推 进，或者改变轨道利用大气层逐步减速，或者利用降落伞 降低速度。一般来说，每种航天器都是通过多种减速方式 共同作用进行减速，达到软着陆的目的。
17/05/2009~22/05/2009
质子运载火箭
加加林像
? 中国空间技术研究院是中国空间技术 的主要研究中心和航天器研制、生产 基地。
? 总体部：空间飞行器系统工程技术总 体设计和技术协调单位。主要负责各 类空间飞行器的总体设计、总装、综 合测试及其结构、热控、测控、天线、 数据管理、空间环境等分系统的研制 和各种卫星的技术开发。
? （1）完整的设计说明书 (电子文档)； ? （2）作品的数字化三维模型； ? （3）作品运动仿真动画或视频录像 基本结构——功能实现——创新特点
? 建模软件
? 动画及特效软件
? 流体仿真软件
? 后期合成软件
总结：一个好的概念设计就像一部好的电影， 有好的创意、好的脚本和精彩的视觉效果， 才能打动观众和投资人。30秒的动画能决 定成败！
2013年，“嫦娥三号”会将“中华牌”月球车送上月球。
1 如何开始一个新产品设计 2 月球车的功能和工作过程 3 国内外巡视探测器简介 4 月面环境和地形特点 5 月球车的路径规划工作原理 6 俄罗斯罗卡特探测器研究中心的启示 7 一个月球车模型设计实例 8 本科学生参与科研活动的几点体会
? 了解客户需求（要干什么样的一件事） ? 学习现有解决方案（别人干的如何） ? 把握主要功能和性能指标（如何交差） ? 提出概念设计方案（我怎么干） ? 考虑特色和创新之处（做事要有亮点） ? 执行开发设计计划（评审、执行、检查） ? 总结与提高
发现曾经有水存在的证据
? FIDO尺寸110cm x 97cm x 53cm，体积约为Sojourner 和Rocky7的两倍，是NASA 为MER（“勇气号”和“机
遇号”）设计的地面样机，有 一个四自由度伸展为1.94m的
桅杆，桅杆装有一对高分辨率 彩色全景相机（比Rocky7多
出的相机，用于科学探测）和 一对单色导航相机。
10:16:23
Lunokhod
前苏联 1970年11月10日发射 756kg 约2.94m×1.96m
10:16:23
索杰纳（Sojourner）
美国 1997年7月4日登陆火星 65cm×48cm×30cm 11.4公斤
工作了3个月
10:16:23
勇气号、机遇号
美国在2004年1月着陆火星 185kg 150cm×230cm×160cm
? Rocky系列探测车是JPL开 发的地面样机，其中以 Rocky 7最为成熟，它在 Sojourner的基础上作了 一些改进，Rocky7大小 为68x48x32cm，轮径 13cm。增加了一对安装
在桅杆上的导航相机。主
要用来验证为了在火星表 面行走更长距离（50km） 所需的新技术应用情况。