面向小行星微重力环境探测的自恢复直立弹跳机器人设计

王永滨，李雨航,顾谢平,梁 浩，蒋万松，陈金宝，黄之峰

(1. 南京航空航天大学航天学院，南京210016；2. 中国航天科技集团有限公司航天进入减速与着陆技术实验室，北京 100094；3. 北京空间机电研究所，北京100094；4. 广东工业大学自动化学院，广州510006)

0 引 言

随着中国空间探测领域持续扩展，进入深空开展对地外天体的科学研究和探测，势必将带动科学技术进步，促进工业发展，对人类文明产生深远影响。小天体探测是深空探测领域的重要内容，是空间技术发展最活跃的技术领域之一。其成果能够为太阳系的形成及其演化提供线索和依据，并对研究太阳系生命信息与系外行星、研究类地行星与太阳系演化、揭示地球生物起源有重要的指导意义；其上面稀缺物质资源可能成为未来人类开发和利用的宝库。

目前地外天体巡视机器人主要有以下几种：1)摇臂探测车。通过设计悬架构型连接车体与车轮，可以提高在运动中的抗倾翻和越障等性能，适用于火星等地表探测[1]。2)足式探测车。其具有高承载力，落点离散，地面适应能力强，适用于月球等地表探测[2]。3)飞行器。在火星等低大气密度行星上进行大范围探测具有较大优势[3-4]。

但由于小天体附近引力微弱，表面不能提供足够的摩擦力，因此小天体表面巡视器通常采用动量轮驱动或弹跳式方法。前者主要是基于角动量守恒原理，通过在机器人内部的动量飞轮高速旋转所产生的惯性力实现机器人的运动[5]。这种移动方式对机器人落地后的姿态没有太高的要求，但动量轮本身的质量和能耗制约了探测机器人的载荷任务能力，不适合于需要大范围移动的数据采集及探索任务。……