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加州大学尔湾分校新闻

美国宇航局将重返月球。东北大学的学生们正在设计机器人来首先探索地形。

月球的某些部分永远看不到光。

在月球南极,由于阳光照射到陨石坑嘴唇的角度,陨石坑的底部一直处于阴影之中。尽管正在进行研究,科学家们对月球这些区域的地形仍然一无所知。

然而,这正是美国宇航局计划在2024年之前安置人类的地方。

这些黑色的陨石坑中有一些含有冰冻的水,这些水对月球上的定居点和月球外的其他任务至关重要。但在宇航员冒险进入这个未知领域之前,该机构将派遣现代机器人调查地形。

其中一个机器人可能来自Northeastern-specifically实验室,从团队的学生,最近被美国宇航局选择开发一种新的机器人系统,可以2023年月球任务的一部分,和这是计划的一部分,将月球作为进站前宇航员到达火星。

研究小组设计了一个分离机器人系统,利用一个现代的四足机器人和一个无线充电中心,来穿越和绘制月球上黑暗的陨石坑。照片由Ruby Wallau/东北大学提供

“如果我们能登上月球,收集这些冰并加以利用,我们就能把它们分解成氧和氢来制造喷气燃料,”东北大学机械工程二年级学生、该团队的技术测试负责人佩奇巴特勒(Paige Butler)说。“这将使我们最终能够到达太阳系的其他地方。”

周五,美国国家航空航天局宣布东北大学的研究小组是美国大学授予的8个学生团体之一。这项资助包括90,889美元,以及在未来10个月内使用NASA不同中心的测试设施。

NASA在声明中表示:“这项挑战最令人兴奋的事情之一是,如果这些奖励被证明是可行的,其中的一些概念最终可能会在月球表面整合并一起运作。”

佩奇·巴特勒(Paige Butler)和纳伦·加内什·科利(Naren Ganesh Kolli)是东北大学学生团队的成员,他们将获得9万美元,为NASA开发月球技术,他们将在这个跨学科的科学与工程综合体工作。照片由Ruby Wallau/东北大学拍摄

东北大学的系统包括一个四条腿的机器人——这一设计打破了之前依靠轮子穿越火星和月球的漫游者的传统。

这款机器人被称为“观察未知地形的勘测船”(survey Craft for unexplore Terrain),或称“侦察兵”(SCOUT)。它有四条长腿,围绕着一个中心身体,可以独立移动,以稳定身体,并在航行于多岩石和不规则地形时防止摔倒。当它在火山口上下移动时,它的臀部和膝盖关节会调整重心以保持平衡,而宽脚则可以防止它陷入松软的沙子中。

玛利亚贝伦欧(Maria Belen Ou)是机械工程专业二年级的学生,也是这个团队的一员。

“有轮子或轨道的系统在未知的环境下无法如此敏捷地导航,”Ou说,他负责监督机器人的移动和设计。“我们不知道如果我们到达那里,我们会不会下沉,会不会是桑迪,还是一切都压得很紧。”

Northeastern students from the College of Science, the College of Engineering, and the Khoury College of Computer Sciences have been designing and building a rover that could work with astronauts on Mars. Photo by Adam Glanzman/Northeastern University

美国东北大学团队前往火星沙漠研究站参加大学漫游者挑战赛


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该团队由来自东北大学空间探索与发展学生分会的18名学生组成,并由电气和计算机工程助理教授阿里雷扎·拉米扎尼(Alireza Ramezani)提供建议。

Ramezani是东北大学仿生腿机器人系统的专家,他说:“除了提出的所有新奇的东西,这里的整体新奇之处在于利用腿系统进行这种类型的外太空探索。”

随着探测器的探索,它将通过反射周围地形的激光来创建三维地图。朱利安·摩根(Julian Morgen)是一名工业工程专业的大一学生,领导着这个团队的导航和通信工作。

摩根说:“我们的目标是得到类似于谷歌街景的东西,你可以点击一个点,然后——尽管不是非常详细——得到一个3D扫描,然后说,‘哦,这里有一块大石头,把它放在那里不值得。’”

除了地形的不确定性,学生们还得对付月球尘埃,这是所有月球技术的克星。这种被称为月球风化层的松散尘埃、土壤和小岩石物质几乎可以进入月球上的一切。

问题是,这种性质的灰尘具有极强的研磨性,会导致技术故障。1972年,阿波罗17号的宇航员在月球上呆了三天,风化层损坏了他们的飞船和宇航服。

作为处理风化层计划的一部分,该团队提出的系统集成了一个位于陨石坑外的独立的支持站,为月球车无线充电,并与登陆器通信。

Assistant professor Alireza Ramezani has designed a robot that can walk and fly. Robots like this, he said, may someday be used to explore other planets autonomously.  Photo by Matthew Modoono/Northeastern University

有些机器人行走。其他飞行。他造了一个两者都能做的。


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电气与计算机工程专业二年级学生纳伦•加内什•科利(Naren Ganesh Kolli)认为,该团队将该系统命名为“狗屋”(可展开的坑外发电机,用于储存和利用太阳能),这是该团队在竞争中脱颖而出的原因。

负责电力系统的科利说:“我们的分体系统允许‘侦察员’自行操作数小时,然后返回去,使用无线充电为‘漫游者’提供动力。”“在月球上,到处都是风化层,很难用端口充电。”

塔斯金·帕迪尔(Taskin Padir)是电气和计算机工程的副教授,也是学生团队的顾问。

帕迪尔说:“去月球建立殖民地,和宇航员一起去火星,这些都是非常具有挑战性和远见的想法。”“NASA真的在利用我们大学里的创新生态系统。”

Padir的信息肯定与团队产生了共鸣,特别是与Andris Zonies产生了共鸣,他是计算机科学和物理专业的二年级学生,也是该团队的总负责人。

Zonies说:“对于我们大多数人来说,为了探索和发展太空,我们对学生做的几乎所有事情都是我们第一次做。”“这是SEDS的基础——为本科生带来在其他地方无法获得的经验。”

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新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northeastern.edu/2020/02/21/nasa-is-going-back-to-the-moon-northeastern-university-students-are-designing-robots-to-explore-the-terrain-first/