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机器人创意比赛主题解读:我的飞天梦

2009-07-30中国青少年机器人竞赛组织委员会本文被阅读过4530次[推荐][打印][保存][大字体][中字体][小字体]

  第9届中国青少年机器人竞赛机器人创意比赛的主题为:我的飞天梦。

  主题简介

  中华民族从远古时代就有飞天的梦想。今年神七升空,完成了太空行走,实现了从舱内转向舱外活动的重大跨越。明年,中国青少年研发的小卫星也计划冲天,直指茫茫苍穹,为神七的伴飞卫星送去一位新伙伴。这些契机为青少年机器人爱好者提供了创意设计的主题框架,点燃他们实现“我的飞天梦”的激情。

  课题研究

  通常人们也把航天器看成机器人家族的一个成员。在机器人创意前期,同学们需要开展对神七问天全过程的课题研究。将起飞、箭船分离、太阳电池帆板展开、轨道舱与工作舱之间的变换、出舱行走、操作固体润滑材料、卫星释放和伴飞、视频音频信号传输、返回舱着陆等技术环节中的若干个组合起来,用作品的形式加以表述,或者基于机器人的介入,突显一个或多个创意点,设计新的解决方案。

  实际上,课题研究的视野可以更广阔一些。因为机器人在航天方面还有许多其他应用。

  空间机器人大致分为轨道机器人和行星机器人。前者在失重条件下置身于宇宙飞船的内部或外部实施作业,于是相应地有舱内机器人和舱外机器人之分。后者从行星着陆器中分离出来,完成星球表面的行走和探测任务。

  舱内机器人通常完成程序化作业,如为实验台更换零部件、操作试件等。

  舱外机器人暴露在宇宙环境中,作业任务有装配、设备更换、检查、卫星回收等。由此分为起重型(操作大型对象物,如航天飞机和太空站机械手)、精密作业型(进行细微作业)、自由飞行型(如舱外摄像机器人)等几类。

  自由飞行机器人能实现真正意义上的太空傲游。为了释放或捕捉太空浮游物,它必须完成对象物的探索、识别、相对距离和速度的测定、运动物体状态的估计等。技术上的困难在于失重状态下的运动控制问题,以及如何避免碰撞,减少推进剂消耗等。

  行星机器人的实际应用如在1967年、1968年实施阿波罗计划时在月球着陆的Surveyor3号、7号。1976年在火星着陆的Viking1号、2号。1997年在火星上着陆的Micro-Rover Sojourner等。该机器人外形尺寸63×48×28cm,质量11kg,浮动转向悬挂系统6轮独立驱动,可跨越与车轮直径(13cm)相当的障碍物。为了便于高温沙地行走,车轮采用钢丝网状结构,最高行进速度0.4m/min,探测半径10m,名义寿命7天。

  美国在2003年6月和7月分别发射Spirit和Opportunity,其上各搭载1台火星探索机器人,长1.6m、质量174kg、最大速度5cm/s、工作寿命90天。

  上述行星机器人多数都搭载了机械臂,它们被赋予土壤取样、岩土分析,水份寻找、生命迹象调查等任务。

  确认其中你所感兴趣的空间机器人,设想你接受了某个星球的探测任务,或者接受了在舱内借助机器人实验的任务,对此创建一个作品方案,表达一个或多个创新点,或者对现存的解决方案加以改进。

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