基于月面環境的采礦機器人

作者闡述：該設計為月球環境下的采礦機器人，其設計定位在于解決能源危機，進行資源儲備及月表基地開發建設的物質供給。該機器人可以實現月面礦石資源勘探與開采，機械臂自主變化形態以及光電轉換等。其雙機械臂相互配合工作，通過基座進行全方位旋轉，螺旋鉆頭可以鉆開大塊礦石，破碎斗挖取并通過末端破碎結構將礦石粉碎，通過前端履帶傳送至后部車廂，最終返回月球基地進行礦物卸載，實現完整的運輸流程。采礦車上配有導航相機、全景相機和多光譜相機，可以智能識別月球表面的復雜地貌，探測月表石塊，識別巖石中的化學物質。其整體設計采用灰色與黃色搭配，增加了視覺沖擊，獨具科技感與現代感。造型強調線條與幾何感，局部造型凸顯靈活與穩重，不失動感。

導師點評：該設計為一款基于“發現·營造”主題的面向太空的未來智能型產品，主要面對的人群為著眼于未來人類發展需求和能源危機而進行太空探索和研究的科研團隊。隨著經濟的快速發展和人口增長，能源消耗量也在不斷增加，人類使用的不可再生化石能源和稀土金屬是有限的，終會面對嚴重的能源危機。月球礦產資源具有廣闊的開發利用前景，可以作為地球儲備和補充資源，解決地球能源枯竭和環境破壞問題。此外，可以使月球資源替代地球輸送材料，作為月球基地建設與發展的物質基礎，并以月球為基站展開持續的太空探索。

作為基于月球環境下的采礦機器人設計，其設計定位在于為解決能源危機，進行資源儲備及月表基地開發建設的物質供給，實現月面勘探及采礦等任務。在滿足基本行進功能，規避障礙等基礎功能的前提下，該機器人可以實現月面礦石開采，礦石資源勘探，機械臂自主變化形態和光電轉換等。

該采礦機器人的結構設計主要分為車體結構、機械臂結構、輪胎結構和傳送結構。車體結構中車頭部分支撐機械臂實現采礦作業，車廂分為內車廂和外車廂。礦石容量達標時，可返回月球基地進行內車廂的卸載；機械臂結構采用雙機械臂配合實現開采工作；輪胎結構采用輪式和履帶式車輪相結合。前端為輪式輪胎，行駛阻力小，機動性能優良；中間和后端采用履帶式車輪，爬坡和越障能力強，穩定性能高。輪胎具有可伸縮軸承結構，可以通過伸縮旋轉達到不同高度；傳送結構為履帶傳送裝置，履帶通過車頭內部和車身連接處到達內車廂，實現礦石的運輸流程。

由于月面環境的特殊性，受其超真空、熱輻射、大溫差、微隕石轟擊等嚴峻條件的影響，采礦機器人的材質具有一定的特殊性。月球極晝環境下溫度可達120℃，金屬輪胎強度大，堅硬且承載力強，可以抵抗微隕石的沖撞；車身材質采用鋁基復合材料，高強度且耐高溫，抗輻射；多層隔熱材料MLI覆蓋于車體儀器和太陽翼表面，具有優異的機械性能，突出的耐腐蝕性，抗壓強度高，可適用于月面的極端溫度差和熱輻射，實現對車體的隔熱保護。

該采礦機器人通過自主感知技術，自主操控技術，智能傳感技術和地外巡視探測自主能力實現采礦作業。月面采礦機器人可以通過全景相機，導航相機，多光譜相機等的共同作用實現自主探測，包括月面地形環境，月表石塊，巖石中的化學物質等。自主操控技術可以實現采礦車遠距離靜態規劃，自主動態避障路徑規劃，局部路徑規劃及移動控制等，以及對機械臂的作業操控。