航天员与类人机器人月面联合探测概念初步研究.pdf

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1、第２０卷第４期载人航天Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．４２０１４年７月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＪｕｌ．２０１４航天员与类人机器人月面联合探测概念初步研究李海阳，张波，黄海兵（国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙，４１００７３）摘要：介绍了人机联合探测中涉及的类人机器人、遥操作、人机共享控制、地面验证等技术发展现状；对月面类人机器人与航天员联合探测的概念进行了初步研究，规划出了月面人机联合探测系统结构、探测模式和探测任务等；并对类人机器人技术、人机协同操作技术、遥操作控制技术和地面仿真验证技术等关键技

2、术进行了总结。关键词：月面探测；人机联合；类人机器人；概念研究中图分类号：Ｖ４４８畅２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１４）０４-０３０１-０６PreliminaryConceptStudyonIntegratedLunarExplorationofAstronautandHumanoidRobotＬＩＨａｉｙａｎｇ，ＺＨＡＮＧＢｏ，ＨＵＡＮＧＨａｉｂｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆ

3、ｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｓｈａＨｕｎａｎ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｈｕｍａｎ-ｒｏｂｏｔｊｏｉｎｔｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｈｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔ，ｔｅｌｅ-ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍａｎ-ｍａｃｈｉｎｅｓｈａｒｅｄｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｇｒｏｕｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｔｒｏ-ｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｌｕｎａｒｅｘｐ

4、ｌｏｒａｔｉｏｎｏｆａｓｔｒｏｎａｕｔａｎｄｈｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｏｄｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍｉｓｓｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｏｆｔｈｅｌｕｎａｒｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｗｅｒｅｐｒｏ-ｐｏｓｅｄ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｓｕｃｈａｓｈｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｈｕｍａｎ-ｍａｃｈｉｎｅｓｙｎｅｒ-ｇｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｅｌｅ-ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈ

5、ｎｏｌｏｇｙａｎｄｇｒｏｕｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Keywords：ｌｕｎａｒｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；ｈｕｍａｎ-ｒｏｂｏｔｓｙｎｅｒｇｙ；ｈｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔ；ｃｏｎｃｅｐｔｓｔｕｄｙ人和月球车等多元素月面联合探测的条件。１引言载人登月任务月面停留时间有一定的限制，自上世纪５０年代以来，月球探测一直是人阿波罗为１-４天不等，在登月期间航天员出舱执［１-３］类航天活动的重点领域。１９６９年，美国航天行月面时间，此外还会面

6、临辐射、极端温度、月尘员阿姆斯特朗乘“阿波罗”飞船首次登陆月球，实等可能会对其生命安全产生威胁的情况，为了能现了人类历史上的首次载人登月探测。然而，限够提高航天员在月面执行任务的效率，发送类人于当时机器人技术水平，阿波罗计划仅采用航天机器人至月面联合航天员完成月面任务会大大员与月球车联合的方式进行探测，探测任务和范提高探测效率。在月面人机联合探测任务中，采围都很有限。美国在总结阿波罗计划的经验教用类人机器人与航天员搭配的模式原因在于，首训时提出：能协助航天员进行精细操作等任务的先，类人机器人可以使用

7、与航天员相同的探测工［４］机器人系统在载人登月任务中很有必要。如具，从而避免了为机器人准备额外工具的负担，今，机器人技术已经有了长足的进步，基于当前其次，类人机器人相对于步履机器人在月面行走的发展速度，可以预见未来将具备航天员、机器更具优势，再次，类人机器人具有类似人的外形，收稿日期：；修回日期：基金项目：国家自然科学基金（１１３７２３４５）国家重点基础研究发展计划（２０１３ＣＢ７３３１００）作者简介：李海阳（１９７２-），男，博士／教授，研究方向为载人航天系统分析与仿真。Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｉｈａｉｙ

8、ａｎｇ＠ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ３０２载人航天第２０卷从形态和功能上均是人类实施登月和探测的最平衡掉５／６的重量，用以模拟月面重力环境，可佳代理，而且能够让航天员在心理上产生被陪伴以开展类人机器人的月面行走地面验证实验。的感觉，最后，类人机器人的研究设计到多个学在人与机器人共同执行任务中，人与机器之科，通过发送类人机器人到达月面执行任务，可间的联合技术是保障任务高效进行的关键技术。以促进我国机器人相关产业的快速发展。国外对人机联合技术研究集中人与机器人在感知、决策类人机