月球打工機(jī)器人來了！港科大領(lǐng)銜研制雙機(jī)械臂、AI驅(qū)動機(jī)器人，將助力“嫦娥八號”探月，承擔(dān)裝儀器、搬設(shè)備等任務(wù)

香港科技大學(xué)（以下簡稱“港科大”）去年通過遴選，獲中國國家航天局委任，牽頭“嫦娥八號”國際合作項(xiàng)目——月面多功能操作機(jī)器人暨移動充電站（名為“香港操作機(jī)器人”）。香港操作機(jī)器人的核心突破是在全球深空探測領(lǐng)域首次應(yīng)用雙機(jī)械臂設(shè)計(jì)、人工智能（AI）驅(qū)動的自主操作系統(tǒng)。

12月17日，港科大召開新聞發(fā)布會，介紹了項(xiàng)目的最新進(jìn)展。

從左到右依次為：王者、孫慶平、高揚(yáng)、段默龍 圖片來源：每經(jīng)實(shí)習(xí)記者 李旭馗 攝

該項(xiàng)目由港科大空間可持續(xù)發(fā)展人工智能與機(jī)器人研究中心主任高揚(yáng)領(lǐng)導(dǎo)。在發(fā)布會現(xiàn)場，高揚(yáng)對包括《每日經(jīng)濟(jì)新聞》在內(nèi)的媒體介紹道，上世紀(jì)中期，美蘇太空競賽期間，月球任務(wù)的著陸點(diǎn)主要局限在月球赤道附近。但現(xiàn)在，科學(xué)家對月球的南極非常感興趣。通過遠(yuǎn)程探測等方式，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)月球南極地區(qū)可能存在水冰資源，這對未來的載人航天、月球基地建設(shè)等事項(xiàng)至關(guān)重要。

高揚(yáng)表示：“迄今為止，人類對月球南極的了解還很有限。美國曾通過探測器撞擊南極區(qū)域，獲取了一些數(shù)據(jù)，但它們并不充分。國家探月工程第四期的嫦娥八號，就是要聚焦月球南極探測。”

然而，月球南極地區(qū)的極端環(huán)境是項(xiàng)目研發(fā)的主要難點(diǎn)。這些難點(diǎn)包括強(qiáng)輻照、帶電月塵、極端高低溫等。港科大科研團(tuán)隊(duì)對此進(jìn)行了針對性的研發(fā)。

香港操作機(jī)器人的核心突破是在全球深空探測領(lǐng)域首次應(yīng)用雙機(jī)械臂設(shè)計(jì)、人工智能驅(qū)動的自主操作系統(tǒng)。高揚(yáng)還介紹，機(jī)器人將承擔(dān)儀器部署安裝、月面樣品采集、探測設(shè)備搬運(yùn)等關(guān)鍵任務(wù)，其核心“操作大腦”由港科大團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)環(huán)境感知、路徑優(yōu)化規(guī)劃等復(fù)雜功能。

港科大智能制造中心副主任段默龍介紹，在月球表面作業(yè)時(shí)，機(jī)器人需要具備超靈巧的操控能力，“月球低重力、高粉塵的環(huán)境令傳統(tǒng)操控技術(shù)難以運(yùn)作自如”。其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的雙機(jī)械臂操作系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)樣品精準(zhǔn)抓取和工具部署，還可完成精細(xì)裝配任務(wù)，讓機(jī)器人不僅可作為流動觀測平臺，更能主動參與月球科學(xué)探測及基建準(zhǔn)備工作。

此外，月球表面晝夜溫差巨大，可從日照下逾120℃驟降至陰影中的零下180℃，即使是最先進(jìn)的人工智能與機(jī)械系統(tǒng)，亦需要克服月球極端溫度所帶來的挑戰(zhàn)。港科大極智慧城市研究學(xué)院副主任王者表示：“我?guī)ьI(lǐng)的團(tuán)隊(duì)通過應(yīng)用特殊材料與受控流體回路組成的復(fù)合式主被動熱管理系統(tǒng)，保障機(jī)器人在月晝月夜極端溫差中核心部件始終處于安全溫度區(qū)間?！蓖跽哒f。

港科大機(jī)械及航空航天工程學(xué)系講座教授孫慶平則搭載了創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)載荷，旨在太空環(huán)境中驗(yàn)證新一代熱管理技術(shù)。孫慶平解釋道：“在實(shí)際月球環(huán)境測試新材料與冷卻策略，對未來更長時(shí)間的探月任務(wù)至關(guān)重要。有關(guān)實(shí)驗(yàn)將為后續(xù)月球及深空探測任務(wù)的熱調(diào)控系統(tǒng)發(fā)展提供關(guān)鍵信息。”

在回答現(xiàn)場記者關(guān)于“香港操作機(jī)器人將會執(zhí)行的具體任務(wù)”的提問時(shí)，段默龍表示，香港操作機(jī)器人相當(dāng)于月面上的“搬運(yùn)工”，可以將各類載荷運(yùn)送到目標(biāo)位置，甚至在完成一處探測后，將設(shè)備轉(zhuǎn)移到另一處重新布設(shè)。

此外，出于月面資源利用需求，合作方制作的月壤磚或其他結(jié)構(gòu)件大概率會在著陸器附近生產(chǎn)。香港操作機(jī)器人則可以像“建筑工”一樣，將這些結(jié)構(gòu)件運(yùn)送到指定位置，為月球科研站建設(shè)提供支持。“這也是我們的機(jī)器人設(shè)計(jì)得比傳統(tǒng)取樣機(jī)器人更復(fù)雜、載荷能力更強(qiáng)、需要雙臂協(xié)同操作的原因?！倍文埥忉尩?。

香港操作機(jī)器人配備雙機(jī)械臂，是全球深空探測領(lǐng)域首次應(yīng)用此類機(jī)器人，可用于布置和安裝儀器、采集月面樣品等任務(wù) 圖片來源：香港科技大學(xué)方面提供

對于項(xiàng)目的商業(yè)化，幾位教授分別表示，在香港操作機(jī)器人研發(fā)過程中積累的關(guān)節(jié)電機(jī)模組、固態(tài)制冷制熱技術(shù)、被動式散熱技術(shù)等獨(dú)創(chuàng)技術(shù)均在未來具備商業(yè)化的潛力。

《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者了解到，這款配備雙機(jī)械臂的智能機(jī)器人將隨嫦娥八號探測器于2029年前后發(fā)射，著陸在月球南極附近的萊布尼茨—貝塔高原，與在此之前實(shí)施的嫦娥七號任務(wù)共同開展科學(xué)探測和資源開發(fā)利用驗(yàn)證試驗(yàn)，為國際月球科研站建設(shè)奠定基礎(chǔ)，進(jìn)一步拓展人類探索月球的邊界。