[發明專利]小天體表面磁力移動機器人及其移動方法

有效

• 申請號: 202110731350.5
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113173213B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 林楊挺;王慧敏;胡森;郭春華;李靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02;B64G1/16
• 代理公司: 北京高文律師事務所 11359
• 代理人: 潘聰

本發明各實施例公開了一種小天體表面磁力移動機器人及其移動方法，該小天體表面磁力移動機器人包括：外殼體（1）、驅動部（3）和磁鐵部（4）；其中：所述驅動部（3）和所述磁鐵部（4）安裝在所述外殼體（1）中；所述磁鐵部（4）被設置為能夠在所述驅動部（3）的驅動下進行動作；所述小天體表面磁力移動機器人具有第一運動狀態和第二運動狀態，在所述第一運動狀態下，所述驅動部（3）驅動所述磁鐵部（4）遠離所述小天體表面；在所述第二運動狀態下，所述驅動部（3）暫停工作，以使得所述磁鐵部（4）在與所述小天體表面之間的磁力作用下會帶動所述磁力移動機器人進行移動動作。

技術領域

本公開的實施例總體上涉及航天領域中的小天體表面移動技術領域，并且更具體地，涉及一種小天體表面磁力移動機器人及其移動方法。

背景技術

小天體探測是認識太陽系起源和演化的主要途徑，并對于小天體撞擊的安全防御和未來太空資源利用具有重大意義。

小天體的一個最顯著特點是質量小，內部熱量散失很快，因此不存在劇烈的地質構造運動，也無法維持稠密大氣層，保留了更多太陽系的原始信息，可以說小天體是太陽系的“活化石”。小天體包括小行星（指圍繞太陽運行，體積和質量比行星和矮行星小，且沒有明顯氣體釋放）、彗星、行星的衛星等。作為小天體中的重要成員，小行星和彗星被認為保存著太陽系形成與演化的關鍵信息，故對其探索具有重大的科學意義。

2019年4月，國家航天局正式對外宣布了中國的首次小行星探測與采樣任務。目前，我國深空探測正由月球挺進更深遠的宇宙，未來深空探測工程將主要以火星和小行星探測為代表，因此對包括小行星在內的小天體進行深入研究，具有重要的科學價值。

相比于月球和火星等類地行星，小天體最顯著的特點是體積小、質量輕、形狀不規則，這導致其引力場不規則且十分微弱，進而使得探測器在小天體表面的附著十分困難。對于小天體來說，常規利用引力場進行著陸的技術，存在很大的失敗風險，這是因為，探測器容易從著陸點彈走，運行軌跡不能受控，也不能采用機械方式打鉆或錨定的方式進行固定。此外，大部分小天體比較原始，含有金屬、磁鐵礦等磁性礦物，表面動力學環境復雜，先驗信息匱乏，這使得如何實現小天體表面安全、精確移動成為需要解決的難題。

小天體表面附著和移動技術是實現小天體表面探測的關鍵所在。國內外雖然結合小天體探測任務開展了一些小天體移動技術研究，甚至有的已在工程任務中得到較好的應用，但大多仍處在概念研究或初步研究階段，可靠性和適應性都較差。因此如何研究可靠性更高、適應性更強的小天體表面移動技術，是亟需攻關的技術問題。

小天體表面附著和移動方案的設計需要考慮小天體表面引力加速度微弱、逃逸速度小、地形環境復雜等多重因素的影響，并緊密結合表面探測任務的需求。因此需要針對不同尺寸的小天體，設計輕型高效的移動單元，以實現探測器在弱引力環境下的快速有效移動。隨著科學目標的提高和航天技術的發展，未來的小天體表面探測任務必將更為高級和復雜。充分把握小天體表面移動技術的特點和難點問題，在關鍵技術領域取得突破性進展，才能滿足未來小天體表面探測工程任務的需求。

長遠來看，探測器在小行星表面附著，對小行星進行采樣是獲取小行星信息的重要方式，需要實現小行星在弱引力環境下的交會、附著以及采樣等操作。從小行星資源開發與利用需求來看，長期附著將在后續任務中扮演重要角色，而表面的多點采樣探測將會擴大任務的探測范圍，提高任務的回報。小行星附著采樣過程可分為附著表面、樣品收集、樣品轉移等環節，各個環節均面臨新的問題和技術挑戰。附著表面過程中，小行星的引力場微弱，表面逃逸速度小，最大的可能就是附著時發生反彈，而失控反彈是小行星附著中最危險的環節，因為探測器可能發生姿態失控、翻滾甚至碰撞損壞，如何在接觸小行星的過程中維持姿態和避免失控是探測器設計的挑戰之一。