[发明专利]一种地外天体表面摩擦动力型机器人及其移动方法

说明书

本发明各实施例公开了一种地外天体表面摩擦动力型机器人及其移动方法，该地外天体表面摩擦动力型机器人包括外壳体（1）、驱动部（2）和摩擦部（3），所述外壳体（1）呈球形；其中：所述驱动部（2）和所述摩擦部（3）安装在所述外壳体（1）中；所述摩擦部（3）被设置为能够在所述驱动部（2）的驱动下进行动作；该地外天体表面摩擦动力型机器人具有运动状态，在所述运动状态下，所述驱动部（2）驱动所述摩擦部（3）与所述外壳体（1）之间产生摩擦力，以使得所述外壳体（1）产生转动，进而使得所述外壳体（1）与地外天体表面之间产生相互作用，从而实现该地外天体表面摩擦动力型机器人在所述地外天体表面上进行移动动作。

技术领域

本公开各实施例总体上涉及航天领域中的地外天体表面移动技术领域，并且更具体地，涉及一种地外天体表面摩擦动力型机器人及其移动方法。

背景技术

深空探测通常指的是对月球及以远的地外天体进行空间探测的活动。深空探测既是航天活动发展的必然选择，也是人类进一步了解宇宙、探索生命的起源和演化、获取更多科学认识、开发和利用空间资源的重要手段。太阳系小天体是指围绕太阳运转但不符合行星或矮行星条件的天体，包括小行星，彗星，流星和其他星际物质。其中，小行星保留了早期太阳系起源、形成与演化时的重要信息，同时可能蕴含着地球生命与水起源的重要线索，是研究太阳系起源的“活化石”。从 20个世纪 90年代开始，以小行星为目标的探测活动日益增多，成为深空探测领域的一个热点。

人类社会的发展必然要走出地球这个摇篮，而且这一过程随着经济和科学技术的发展有显著加快的趋势。国际上，民间资本开始进入深空探测领域，成立了各种相关私营公司，包括行星资源公司（Planetary Resources）、深空工业公司（Deep Space Industries）、SpaceX等，提前进入太空矿产资源的领域。美国国会还通过了相关法律，以保障其私企在未来太空矿产资源开发等领域的权益。卢森堡也将太空资源的开发利用作为其未来重要经济支柱提前布局，出台了空间资源计划，吸引全球共同参与。目前，我国深空探测正由月球挺进更深远的宇宙，未来深空探测工程主要以火星和小行星探测为代表。

国际上有很多小天体探测器应用的实例，但均未采用球形机器人的方式。美国“近地小行星交会”（NEAR）探测器于2001年2月实现了首次在地外小天体着陆；欧空局“罗塞塔”（Rosetta）探测器的“菲莱”（Philae）着陆器实现了在小天体（彗星）表面着陆和就位探测，并提取表面样本进行分析；日本的“隼鸟”（Hayabusa）探测器在“丝川”（Itokawa）小行星着陆并采集了样品返回地球。

球形机器人比独轮车或普通机器人具有更大的运动灵活性与更强的平衡能力，在结构设计、控制方式方法上独具特点。第一台球形机器人是由芬兰人Halme在1996年制作，意大利人Bicchi于1997年、比利时人Ferriere于1998年对该设计进行了改进，2000年Bhattacharya等美国人使用垂直方向安装电机、2002年Javadi等伊朗人使用四个方向安装电机的方式来实现球形机器人的全向移动。美国卡耐基麦隆大学研究团队利用驱动电机和陀螺仪，开发了一种单轮稳定运行机器人，但需要外人协助，并且转弯半径较大；日本电子通讯大学研制出一种球形行走机器人，采用两层可转动的陀螺框支架支撑单摆的行走执行机构，以实现全方位的稳定的行走，但是结构复杂，适应不平地面的性能较差；美国喷气实验室提出一种球形机器人行走方案，用内部四个活塞来驱动球体重心，但是结构更加复杂。