Breadboarding the European Moon Rover System: discussion and results of the analogue field test campaign

📄 arXiv: 2411.13978v1 📥 PDF

作者: Cristina Luna, Augusto Gómez Eguíluz, Jorge Barrientos-Díez, Almudena Moreno, Alba Guerra, Manuel Esquer, Marina L. Seoane, Steven Kay, Angus Cameron, Carmen Camañes, Philipp Haas, Vassilios Papantoniou, Armin Wedler, Bernhard Rebele, Jennifer Reynolds, Markus Landgraf

分类: cs.RO, astro-ph.EP, astro-ph.IM

发布日期: 2024-11-21

备注: 6 pages, 5 figures, conference International Conference on Space Robotics

期刊: 2024 International Conference on Space Robotics (iSpaRo), Luxembourg, Luxembourg, 2024, pp. 145-150

DOI: 10.1109/iSpaRo60631.2024.10687700

💡 一句话要点

欧洲月球车系统原型测试：评估模块化设计的性能与优势

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: 月球车 模块化设计 行星探测 地面测试 鲁棒性评估

📋 核心要点

  1. 现有月球车设计缺乏对模块化设计优势的充分理解，限制了其在不同地形和任务中的适应性。
  2. EMRS项目通过构建月球车原型并进行地面测试，旨在评估模块化设计在月球车性能和任务适应性方面的潜力。
  3. 测试结果分析了月球车在不同地形下的行驶能力、鲁棒性、车轮性能以及运输成本，为未来月球任务设计提供数据支持。

📝 摘要（中文）

本文档汇集了欧洲月球车系统（EMRS）项目的测试结果。该测试活动在德国航空航天中心（DLR）的行星探测实验室进行，旨在了解EMRS原型设计的范围、优势以及模块化设计的益处。对测试结果的讨论基于月球车行驶分析、鲁棒性评估、车轮偏转分析以及月球车的总体运输成本。这不仅能够比较月球风化层上的各种运动模式，还有助于未来月球任务设计中的关键决策。

🔬 方法详解

问题定义：现有月球车设计往往是针对特定任务和地形定制的，缺乏灵活性和可扩展性。在面对未知的月球环境时，这种设计可能无法有效应对。此外，月球车的运输成本也是一个重要的考虑因素，需要在性能和成本之间进行权衡。

核心思路：EMRS项目的核心思路是采用模块化设计，将月球车分解为多个可独立更换和升级的模块。这种设计允许根据不同的任务需求和地形条件，灵活配置月球车的组件，从而提高其适应性和任务执行效率。同时，通过优化模块的尺寸和重量，降低整体的运输成本。

技术框架：EMRS项目的技术框架包括以下几个主要模块：1) 动力系统模块，负责提供月球车行驶所需的动力；2) 导航与控制模块，负责实现月球车的自主导航和远程控制；3) 科学载荷模块，用于搭载各种科学仪器，执行科学探测任务；4) 结构与支撑模块，负责支撑整个月球车的结构，并提供必要的保护。这些模块之间通过标准化的接口进行连接，可以方便地进行更换和升级。

关键创新：EMRS项目最重要的技术创新点在于其模块化设计理念。与传统的整体式月球车设计相比，模块化设计具有更高的灵活性、可扩展性和可维护性。此外，EMRS项目还对月球车的运动模式、鲁棒性和运输成本进行了全面的评估，为未来月球任务的设计提供了重要的参考依据。

关键设计：在EMRS项目中，关键的设计包括：1) 模块化接口的设计，需要保证模块之间连接的可靠性和易用性；2) 动力系统的选择，需要考虑其在月球环境下的性能和可靠性；3) 导航与控制算法的优化，需要保证月球车在复杂地形下的自主导航能力；4) 结构材料的选择，需要考虑其在极端温度和辐射环境下的性能。

🖼️ 关键图片

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📊 实验亮点

测试结果表明，EMRS原型车在模拟月球风化层上表现出良好的行驶能力和鲁棒性。通过对不同运动模式的比较，确定了最适合月球环境的运动方式。车轮偏转分析为车轮设计提供了重要数据。此外，对月球车运输成本的评估，为未来任务的成本控制提供了参考。

🎯 应用场景

该研究成果可应用于未来的月球探测任务，特别是需要适应不同地形和任务需求的场景。模块化设计能够降低研发成本，缩短开发周期，并提高任务的成功率。此外，该研究还可以为其他行星探测任务提供参考，例如火星探测等。

📄 摘要（原文）

This document compiles results obtained from the test campaign of the European Moon Rover System (EMRS) project. The test campaign, conducted at the Planetary Exploration Lab of DLR in Wessling, aimed to understand the scope of the EMRS breadboard design, its strengths, and the benefits of the modular design. The discussion of test results is based on rover traversal analyses, robustness assessments, wheel deflection analyses, and the overall transportation cost of the rover. This not only enables the comparison of locomotion modes on lunar regolith but also facilitates critical decision-making in the design of future lunar missions.