基于月面环境的采矿机器人

作者阐述：该设计为月球环境下的采矿机器人，其设计定位在于解决能源危机，进行资源储备及月表基地开发建设的物质供给。该机器人可以实现月面矿石资源勘探与开采，机械臂自主变化形态以及光电转换等。其双机械臂相互配合工作，通过基座进行全方位旋转，螺旋钻头可以钻开大块矿石，破碎斗挖取并通过末端破碎结构将矿石粉碎，通过前端履带传送至后部车厢，最终返回月球基地进行矿物卸载，实现完整的运输流程。采矿车上配有导航相机、全景相机和多光谱相机，可以智能识别月球表面的复杂地貌，探测月表石块，识别岩石中的化学物质。其整体设计采用灰色与黄色搭配，增加了视觉冲击，獨具科技感与现代感。造型强调线条与几何感，局部造型凸显灵活与稳重，不失动感。

导师点评：该设计为一款基于“发现·营造”主题的面向太空的未来智能型产品，主要面对的人群为着眼于未来人类发展需求和能源危机而进行太空探索和研究的科研团队。随着经济的快速发展和人口增长，能源消耗量也在不断增加，人类使用的不可再生化石能源和稀土金属是有限的，终会面对严重的能源危机。月球矿产资源具有广阔的开发利用前景，可以作为地球储备和补充资源，解决地球能源枯竭和环境破坏问题。此外，可以使月球资源替代地球输送材料，作为月球基地建设与发展的物质基础，并以月球为基站展开持续的太空探索。

作为基于月球环境下的采矿机器人设计，其设计定位在于为解决能源危机，进行资源储备及月表基地开发建设的物质供给，实现月面勘探及采矿等任务。在满足基本行进功能，规避障碍等基础功能的前提下，该机器人可以实现月面矿石开采，矿石资源勘探，机械臂自主变化形态和光电转换等。

该采矿机器人的结构设计主要分为车体结构、机械臂结构、轮胎结构和传送结构。车体结构中车头部分支撑机械臂实现采矿作业，车厢分为内车厢和外车厢。矿石容量达标时，可返回月球基地进行内车厢的卸载；机械臂结构采用双机械臂配合实现开采工作；轮胎结构采用轮式和履带式车轮相结合。前端为轮式轮胎，行驶阻力小，机动性能优良；中间和后端采用履带式车轮，爬坡和越障能力强，稳定性能高。轮胎具有可伸缩轴承结构，可以通过伸缩旋转达到不同高度；传送结构为履带传送装置，履带通过车头内部和车身连接处到达内车厢，实现矿石的运输流程。

由于月面环境的特殊性，受其超真空、热辐射、大温差、微陨石轰击等严峻条件的影响，采矿机器人的材质具有一定的特殊性。月球极昼环境下温度可达120℃，金属轮胎强度大，坚硬且承载力强，可以抵抗微陨石的冲撞；车身材质采用铝基复合材料，高强度且耐高温，抗辐射；多层隔热材料MLI覆盖于车体仪器和太阳翼表面，具有优异的机械性能，突出的耐腐蚀性，抗压强度高，可适用于月面的极端温度差和热辐射，实现对车体的隔热保护。

该采矿机器人通过自主感知技术，自主操控技术，智能传感技术和地外巡视探测自主能力实现采矿作业。月面采矿机器人可以通过全景相机，导航相机，多光谱相机等的共同作用实现自主探测，包括月面地形环境，月表石块，岩石中的化学物质等。自主操控技术可以实现采矿车远距离静态规划，自主动态避障路径规划，局部路径规划及移动控制等，以及对机械臂的作业操控。