太空探測(cè)機(jī)器人報(bào)告

《新生研討課：走進(jìn)機(jī)器人世界》課程報(bào)告題目外星探測(cè)機(jī)器人院系實(shí)驗(yàn)學(xué)院信息工程系專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班號(hào)145701組名組長(zhǎng)李天一組員黨子寅劉健怡徐一辰郭紹然李林熹提交日期成績(jī)北京工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)院信息工程系制表2013年11月外星探測(cè)機(jī)器人設(shè)計(jì)1需求設(shè)想５００多年前，哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，如今美洲已經(jīng)住滿了人，而且就連南極大陸的冰原也一天天熱鬧起來，地球上已經(jīng)沒有空閑的大陸了。隨著人類對(duì)地球狀況的危機(jī)感不斷加深，開始拓展自身的生存空間。探索太空，把人類的足跡擴(kuò)展到太空已順理成章。從這個(gè)意義上講，登陸月球、探測(cè)火星是偉大地理發(fā)現(xiàn)時(shí)代的延續(xù)。“航天之父”齊奧爾科夫斯基曾說過：地球是人類的搖籃，但是人類不能永遠(yuǎn)生活在搖籃里……根據(jù)人類現(xiàn)在所掌握的科學(xué)技術(shù)，對(duì)月球的探測(cè)已經(jīng)不是太大的問題，我們已經(jīng)取得了很多有關(guān)月球的詳盡數(shù)據(jù)和資料。在于球上確實(shí)存在著豐富的太陽能資源和各種稀有礦產(chǎn)資源。中國(guó)發(fā)射的嫦娥一號(hào)衛(wèi)星已經(jīng)探明了全月球的月壤層中氦3含量的分布和資源量。月球至少有100多萬噸氦3。由此觀之，宇宙中還存在著更多的能源與資源，如果人類能利用好這些資源，資源問題至少近幾百萬年不用擔(dān)心。而且在浩瀚的宇宙中是否只有人類這一種具有智慧的生命存在，霍金預(yù)言人類與外星生命接觸只是時(shí)間問題，近幾百年，人類對(duì)外星生命充滿著好奇，甚至已經(jīng)開展了一系列探測(cè)宇宙深空傳來的電磁波信號(hào)等項(xiàng)目。自載人航天開展以來，航天員通過艙外活動(dòng)，多次出色地完成了維修和回收故障航天器等在軌服務(wù)任務(wù)。美國(guó)航天員在軌道上3次修理“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡，使它起死回生，“重見天日”，在載人航天史上留下濃抹重彩的一筆，同時(shí)為國(guó)際空間站的建造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。然而，這些業(yè)績(jī)都是建立在高成本和高風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)之上的。航天飛機(jī)每飛行一次需花費(fèi)3億～4億美元;經(jīng)過嚴(yán)格選拔、精心培養(yǎng)的高素質(zhì)的航天員是人類的精英，讓他們冒著生命危險(xiǎn)，從事太空裝配、拆卸和維修等簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)，不僅大材小用，而且一旦發(fā)生意外，其損失不可估量。由于地球周圍存在內(nèi)外輻射帶，航天員只能在低地球軌道上工作，航天器廣泛使用的軌道，如太陽同步軌道、大橢圓軌道和地球靜止軌道等都還是“游客止步”的禁區(qū)。然而那里卻是機(jī)器人用武的廣闊天地。更多地發(fā)展機(jī)器人，讓機(jī)器人在軌道上工作，把航天員從危險(xiǎn)、重復(fù)和簡(jiǎn)單的勞動(dòng)中解放出來，是快、好、省地發(fā)展航天技術(shù)，開發(fā)太空資源的重要技術(shù)途徑之一。目前的太空機(jī)器人自主性差，需要由地面或航天員遙控。為了使太空機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境及環(huán)境變化，與時(shí)俱進(jìn)，靈活機(jī)動(dòng)，能執(zhí)行稍為復(fù)雜的任務(wù)，需要提高機(jī)器人的自主能力，開發(fā)和增加機(jī)器人的視覺、觸覺等多種傳感器，具有測(cè)量距離、方位、識(shí)別物體形狀、大小，避開或跨越障礙物等功能，以及具有初步的學(xué)習(xí)、分析、判斷和決策等智能。還要向特種機(jī)器人方向發(fā)展，太陽系內(nèi)各種天體，大小不同，環(huán)境各異。為探測(cè)不同天體，需開發(fā)能適應(yīng)不同環(huán)境的太空機(jī)器人，諸如，能在崎嶇不平的類地行星表面行走的機(jī)器人；能適應(yīng)遙遠(yuǎn)行星-200℃以下低溫環(huán)境的冷凍機(jī)器人。這些特種機(jī)器人雖是協(xié)助人類探測(cè)、開發(fā)和利用太空的有力工具。綜上所述，我們需要更智能的，更能適應(yīng)外太空環(huán)境的，能幫助人類探索外太空的太空機(jī)器人，它可以代替人類登上未知行星進(jìn)行探索，為人類了解外太空提供便利，更為人類登上其他行星鋪平道路。所以我們?cè)O(shè)計(jì)了這款機(jī)器人，他可以適應(yīng)外太空的環(huán)境耐低溫，可以在各種地形自由運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行照片的拍攝和回傳，取樣并探測(cè)外星球的環(huán)境信息。2總體設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)器人專家斯靈的定義，機(jī)器人應(yīng)具備四要素：(1)上肢——機(jī)械臂、機(jī)械手，能抓舉、搬動(dòng)物體；(2)下肢——腿或輪子，能走步、轉(zhuǎn)向或移動(dòng)；(3)腦和神經(jīng)中樞——信息儲(chǔ)存裝置和運(yùn)算裝置或電腦，能進(jìn)行分析、比較、判斷與決策；(4)感知器官——視覺、觸覺、聽覺、嗅覺等傳感器，能敏感溫度、硬度、重量、距離、方位、形狀和大小等。我們根據(jù)機(jī)器人這四種元素設(shè)計(jì)機(jī)器人，首先是材料，機(jī)器人骨架由耐低溫環(huán)氧樹脂低溫鋼材質(zhì)制成，目的主要是耐低溫；其次是機(jī)械臂，機(jī)器人有像蜘蛛一樣的四肢，用于爬坡，當(dāng)在平地運(yùn)動(dòng)時(shí)四肢收起，當(dāng)需要爬坡時(shí)四肢放下，靠四肢前進(jìn)，機(jī)器人前方裝有物質(zhì)采集器，方便取樣和收集；然后是下肢，由履帶控制目的是適應(yīng)不同星球的各種地形；還有機(jī)器人的腦和神經(jīng)中樞，由機(jī)載電腦控制，通過機(jī)身上的各種傳感器和已裝好的程序發(fā)出指令并執(zhí)行，另外，機(jī)身裝有各種探測(cè)儀器例如光譜分析儀，氣體成分分析儀表，微型高效液相色譜-質(zhì)譜儀等等可以現(xiàn)場(chǎng)對(duì)采集到的樣本進(jìn)行分析；最后機(jī)器人身上裝有各種傳感器用來測(cè)量溫度、質(zhì)量、方位、距離等等要測(cè)量的參數(shù)。機(jī)器人利用太陽能電池供電，在機(jī)身上加上幾塊光電轉(zhuǎn)換效率最高的單晶硅太陽能電池板，保證源源不斷的動(dòng)力。3技術(shù)方案設(shè)想機(jī)器人被送到其他行星之后，進(jìn)行自主作業(yè)（由電腦中已經(jīng)設(shè)計(jì)好的軟件進(jìn)行操控），首先利用傳感器進(jìn)行初步測(cè)定，測(cè)試溫度，濕度，空氣成分、密度等等未知量，然后開始運(yùn)動(dòng)，由攝像頭掃描周圍環(huán)境，送到電腦中判斷前行方向和移動(dòng)方式，并將拍攝到的圖片視屏資料傳送回地面，另外由機(jī)器人前方的物質(zhì)采集器挖掘土壤樣品，送入保存箱，待送回地面進(jìn)行進(jìn)一步分析。一、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理：由于車體的有效載荷較大，我們選擇帶有減速箱的直流電機(jī)為我們的動(dòng)力單元。我們采用可支持高電壓，大電流，內(nèi)部集成雙H橋的專用驅(qū)動(dòng)芯片L298N完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。考慮到電機(jī)工作對(duì)電源供電質(zhì)量的影響，我們?cè)趧?dòng)力電源的進(jìn)線側(cè)并聯(lián)330uF+104的電容組，以減小電池供電電壓的波動(dòng)，同時(shí)采用3A的快速恢復(fù)二極管FR307為H橋提供續(xù)流通路，以保證電機(jī)擁有良好的四象限運(yùn)行能力。為了使電機(jī)具有較高的動(dòng)態(tài)性能，我們才用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的方式，使用霍爾傳感器完成轉(zhuǎn)速的檢測(cè)。我們?cè)陔姍C(jī)輪緣上均勻布置4片磁鋼，從而為轉(zhuǎn)速檢測(cè)提供足夠的分辨率。二、探測(cè)元素儀器ChemCam科學(xué)家希望通過探測(cè)研究太陽系的物質(zhì)來源，了解太陽星云的分餾、凝聚與形成過程；研究行星與衛(wèi)星的大氣、電離層與磁場(chǎng)的特征、起源與演化；對(duì)行星與衛(wèi)星的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特征與演化歷史進(jìn)行比較研究；掌握行星與衛(wèi)星的資源、能源以及特殊環(huán)境的利用前景；進(jìn)行太陽系演化的時(shí)間序列（元素年齡、形成間隔年齡、天體的凝聚年齡、凝固年齡、變質(zhì)年齡、氣體保留年齡、徑跡保留年齡、宇宙暴露年齡和落地年齡等）的研究與測(cè)定，反演太陽系的起源與演化歷程。當(dāng)探測(cè)機(jī)器人抵達(dá)火星表面開始工作時(shí)，“ChemCam”儀器帶有的激光器會(huì)向距離探測(cè)車7米處的目標(biāo)發(fā)射激光，并利用激光誘導(dǎo)分解光譜技術(shù)檢測(cè)被激光照射目標(biāo)物質(zhì)所含的化學(xué)成分或元素。具體分析過程是，首先用激光束轟擊分析目標(biāo)，轟擊點(diǎn)僅為針頭大小。在激光的作用下，被轟擊的物質(zhì)發(fā)生蒸發(fā)。隨即利用光譜分析儀捕捉和分析蒸發(fā)物質(zhì)發(fā)出的閃光。由于原子在激光作用下轉(zhuǎn)變成電離原子時(shí)將發(fā)出光波，而不同的原子在電離時(shí)發(fā)出的光波波長(zhǎng)不同，因此“ChemCam”可以通過將觀察到的光波波長(zhǎng)與自身攜帶的原子光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而推斷出被轟擊目標(biāo)物質(zhì)中所含的原子或元素。即使巖石目標(biāo)被灰塵遮蓋也難不倒“ChemCam”分析儀，因?yàn)樗梢韵扔眉す馇謇淼艋覊m或其他覆蓋物，再對(duì)巖石樣品進(jìn)行分析。洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室“ChemCam”儀器研制負(fù)責(zé)人羅杰·維恩斯說，他們匯集了眾多的新理念才將該儀器變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)?！癈hemCam”儀器法國(guó)參與人員負(fù)責(zé)人斯?fàn)柧S斯特·莫瑞斯認(rèn)為，該儀器如同地質(zhì)化學(xué)觀察儀，將為人們提供有關(guān)外星球的組成成分?jǐn)?shù)據(jù)，以了解它過去、現(xiàn)在或?qū)硎欠襁m于居住。同時(shí)該儀器還將幫助火星探測(cè)車控制組選擇最有價(jià)值的目標(biāo)，供探測(cè)車上的其他儀器進(jìn)行研究。三、探測(cè)成分的儀器1.氧量分析儀工作原理：利用氧化鋯電解質(zhì)作傳感器，測(cè)量混合物氣體中氧氣的含量，氧化鋯（ZrO2）是一種陶瓷固體電解質(zhì)，在高溫下有良好的離子導(dǎo)電特性。作為氧含量檢測(cè)用的氧化鋯一般都摻入一定量（通常15%）的化學(xué)CaO（也可以Y2O2）作為穩(wěn)定劑，經(jīng)高溫焙燒后則形成穩(wěn)定的螢石型立方晶系，氧化鈣固溶在氧化鋯中，其中Ca＋2置換了Zr＋4的位置，而在晶體中留下了氧離子空穴?？昭ǖ亩嗌倥c摻雜量有關(guān)，如果在一塊ZrO2電解質(zhì)的兩側(cè)分別附上一個(gè)多孔鉑電極，若兩側(cè)氣體的含氧量不同，則在兩電極間就會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)，該電勢(shì)稱為濃差電勢(shì)。2.熱導(dǎo)式氣體分析儀檢測(cè)原理：基于待測(cè)組分的導(dǎo)熱系數(shù)被測(cè)氣體中其它組分有明顯的差異，表征物質(zhì)導(dǎo)熱能力大小的物理參數(shù)是導(dǎo)熱系數(shù)λ，λ越大，說明該物質(zhì)容易導(dǎo)熱，反之不易導(dǎo)熱，由于氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)是其他氣體的好多倍的緣故，所以這方法最適合用于氫氣含量的檢測(cè)。3.氣體對(duì)紅外線的吸收下面我們以CO2紅外線氣體成分檢測(cè)器的工作原理。它是雙光束測(cè)量系統(tǒng)，燈絲通電后發(fā)出兩束強(qiáng)度幾乎相等的紅外線，波長(zhǎng)一般在3～10μm，燈絲一般采用鎳鉻合金絲。光路中裝有切光片，可連續(xù)遮段光源為了簡(jiǎn)便起見，首先討論一下切光片不動(dòng)，并且沒有遮斷光路的情況。一束紅外線經(jīng)過參比室，到達(dá)檢測(cè)器的左氣室；另一束經(jīng)過工作氣室，到達(dá)檢測(cè)器的右氣室，檢測(cè)器中間用一張鋁箔和它旁邊的鋁合金柱體構(gòu)成一個(gè)電容器，其中鋁箔為動(dòng)極，柱體作定極但是由于樣氣中氣體濃度的變化而引起的檢測(cè)器氣室內(nèi)溫度或壓力的變化是極小的，鋁箔的位移只不過10－2μm，相應(yīng)的C變化顯然也是極小的，因此要直接正確地測(cè)量C地改變量是極為困難的。為此在紅外線氣體分析器上在光源后面加了一個(gè)切光片。使進(jìn)入?yún)⒈葰馐液凸ぷ鳉馐业募t外線成為兩束同步的斷續(xù)紅外輻射，這種作用稱為調(diào)制。4.色譜儀前面的成分分析方法有一個(gè)共同的特點(diǎn)，只能自動(dòng)連續(xù)地分析混合氣體中某一組分的含量，而色譜儀是一種能對(duì)混合物進(jìn)行全面分析，能鑒定混合物是由哪些組分組成，并能測(cè)出各組分的含量。因此這種儀器得到廣泛的應(yīng)用。檢測(cè)原理：色譜分析方法是利用色譜柱將混合物各組分分離開來，然后按各組分從色譜柱出現(xiàn)的先后順序分別測(cè)量，根據(jù)各組分出現(xiàn)的時(shí)間及測(cè)量值的大小可確定混合物的組成以及各組分的濃度。固定相對(duì)某一組分的吸收能力越強(qiáng)，則流出柱口的時(shí)間越慢，如果在柱的出口處安裝一個(gè)檢測(cè)器，測(cè)出各組分的濃度，就可以得到一個(gè)色譜圖。色譜法根據(jù)固定相和流動(dòng)相的不同，可分為：氣液色譜、氣固色譜、液液色譜、液固色譜。儀器的組成氣相色譜儀主要由色譜柱、檢測(cè)器、數(shù)據(jù)處理與顯示記錄裝置以及其他配套部件組成四、探測(cè)外太空生命儀器實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，科學(xué)家已經(jīng)通過高科技手段模擬宇宙環(huán)境并創(chuàng)造出類似的生命基礎(chǔ)分子，下一步將在科學(xué)家們的努力下，微型高效液相色譜-質(zhì)譜儀可以通過探測(cè)氨基酸分子的“手性”來發(fā)現(xiàn)宇宙生命，調(diào)查對(duì)象包括太陽系內(nèi)其他行星的冰冷衛(wèi)星群、小行星以及位于柯伊伯帶上的冰封天體。研究如何從太空巖石或者外星物質(zhì)樣本中探測(cè)到這些有機(jī)分子的信號(hào)。該儀器可由探測(cè)器攜帶，如同我們將一間裝備精良的地球?qū)嶒?yàn)室送往另一顆小行星或者太陽系內(nèi)的某一天體上，當(dāng)探測(cè)器抵達(dá)后就可以展開對(duì)有機(jī)分子信號(hào)的探索。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)徹底改變了天體生物學(xué)，重新激發(fā)了科學(xué)家尋找宇宙生命的方向和動(dòng)力，根據(jù)我們目前掌握的信息，在太陽系的其他地方或者太陽系以外的宇宙天體都有可能存在氨基酸分子。氨基酸作為蛋白質(zhì)的重要組成模塊，可指示宇宙生命存在的關(guān)鍵信息，而蛋白質(zhì)是一類生物大分子、復(fù)雜的有機(jī)化合物，被認(rèn)為是地球生命的重要成分，其所形成的酶幾乎參與到所有的細(xì)胞活動(dòng)中，可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的速度。鑒于氨基酸分子具有手性特征，由此就有了左手性還是右手性之分，科學(xué)家們通過偏振光的照射發(fā)現(xiàn)地球生命分子幾乎都是左手性，即由左旋氨基酸構(gòu)成，并推測(cè)產(chǎn)生這種傾向性的原因是否一種隨機(jī)過程，攜帶了左旋氨基酸分子的隕石墜落在地球上，最終使得地球生命幾乎都是“左撇子”。為了找到答案，戈達(dá)德天體生物學(xué)分子實(shí)驗(yàn)室就了富碳隕石以及從彗星上收集到的細(xì)小微粒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在許多存在氨基酸的隕石樣品中都是左旋性質(zhì)。這表明在宇宙空間中存在左旋氨基酸的起源，而且尤其在小行星上體現(xiàn)得較為充分。五、機(jī)器人所使用的傳感器1)超聲波測(cè)距單元 超聲波測(cè)距單元的原理圖如下：我們使用壓電式超聲波換能器完成超聲波的發(fā)射與接收。超聲波換能器內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)換能板。作為超聲波發(fā)生換能器，當(dāng)它的兩極外加頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率的脈沖信號(hào)時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波；作為超聲波接收換能器，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，在換能器兩端產(chǎn)生固有振蕩頻率的方波信號(hào)。超聲波發(fā)射電路主要由反相器驅(qū)動(dòng)電路和超聲波發(fā)射換能器構(gòu)成。單片機(jī)輸出的40kHz的方波信號(hào)一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)三級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，從而實(shí)現(xiàn)超聲波的推挽式發(fā)射。為了提高驅(qū)動(dòng)能力，增大超聲波的發(fā)射強(qiáng)度，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出采用兩個(gè)反相器并聯(lián)的方式。上拉電阻用以提高反相器的驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)增加超聲波換能器的阻尼，縮減超聲波換能器的自由振蕩時(shí)間。超聲波接收電路由紅外線檢波接收ICCX20106A組成?？紤]到紅外調(diào)頻信號(hào)的載波頻率38kHz與測(cè)距用超聲波頻率相近，故我們選擇該紅外線檢波接收IC制作接收電路。由以上關(guān)系可知，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，若按照超聲波傳播速度恒定對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，在需要精確測(cè)距時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差。因此，我們加入了溫度傳感器DS18B20，實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境溫度，在采集現(xiàn)場(chǎng)溫度的同時(shí)，對(duì)超聲波傳感器的測(cè)量值進(jìn)行補(bǔ)償。2）紅外避障單元 由于超聲波換能器自由振蕩現(xiàn)象的存在，因此該傳感器對(duì)于較近的距離存在檢測(cè)盲區(qū)。因此我們選用紅外接觸開關(guān)E18-D80NK來彌補(bǔ)在該長(zhǎng)度上，距離檢測(cè)的空白。該傳感器可實(shí)現(xiàn)紅外調(diào)頻發(fā)射與接收，通過調(diào)節(jié)外部可調(diào)電位器，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)閾值的改變。我們總共為車體布置了三個(gè)接觸開關(guān)，三個(gè)開關(guān)以車體正前方為中心軸對(duì)稱布置，間隔75度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前方150度扇區(qū)內(nèi)障礙物的有效避障。 3）溫度檢測(cè)單元 此單元完成現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)的同時(shí)，亦為超聲波測(cè)距模塊所使用的超聲波傳播速度提供溫度補(bǔ)償。信號(hào)線接上拉電阻，以穩(wěn)定輸出電平，保證數(shù)據(jù)讀取的可靠性。 4）濕度檢測(cè)單元 考慮到下位機(jī)監(jiān)測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)有限的硬件資源，我們選擇了支持單總線數(shù)據(jù)格式的集成溫濕度傳感器DHT11作為我們的環(huán)境濕度變送器。該傳感器的量程為10–90RH，測(cè)量精度為1%。能夠在保證檢測(cè)精度的前提下，有效地減小傳感器的體積，達(dá)到微型化的要求。 5）速度檢測(cè)單元 采用霍爾元件44E完成速度的檢測(cè)。由于車體的有效負(fù)荷較大，因此轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，為了提高轉(zhuǎn)速檢測(cè)的分辨率，故在輪緣上均布4片磁鋼，以提高每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)有效計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)。由于輪轂承重處為輪緣，并且輪胎是中空的，為了有效利用車體空間，故采用兩片磁鋼，分別貼于輪胎內(nèi)外表面的方法，將磁鋼固定于輪胎中央。實(shí)測(cè)證明，這樣的固定方式，可以保證霍爾元件處于有效檢測(cè)范圍內(nèi)，同時(shí)也不會(huì)影響輪胎的正常轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了良好的檢測(cè)效果。4技術(shù)可行性分析論證該創(chuàng)意機(jī)器人的可實(shí)現(xiàn)性、合理性。該機(jī)器人運(yùn)用的探測(cè)儀器大多已經(jīng)研制完成并投入使用，只要完成拼裝即可，完全可以實(shí)現(xiàn)，另外，機(jī)器人解決了之前機(jī)器人遇到的爬坡問題，穩(wěn)定性問題，自主控制問題，獲取信息少而且單一等問題。一、解決耐低溫問題：耐低溫環(huán)氧樹脂低溫鋼適于在0℃以下應(yīng)用的合金鋼。能在-196℃以下使用的，稱為深冷鋼或超低溫鋼。低溫鋼主要應(yīng)具有如下的性能：①韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度低于使用溫度；②滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度；③在使用溫度下組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；④良好的焊接性和加工成型性；⑤具有極低的磁導(dǎo)率、冷收縮率等。耐高溫環(huán)氧樹脂由于大分子的剛性和交聯(lián)密度高所以脆性大，近年來采用熱塑性耐熱性樹脂如聚芳砜、聚醚酮等來增韌，隨著韌性的提高耐熱性基本不下降，甚至還略有提高。而耐低溫環(huán)氧樹脂與金屬表面粘結(jié)有超高的強(qiáng)度，鋼－鋼粘結(jié)室溫下的抗拉強(qiáng)度達(dá)75MPa，剪切強(qiáng)度達(dá)36MPa，性能非常的好。二、解決爬坡問題：對(duì)火星車來說最艱難的任務(wù)是攀爬陡峭的山坡?；鹦亲钣腥さ牡孛?，比如懸崖上暴露的巖石和隕石坑里的溪谷，對(duì)于機(jī)遇號(hào)和勇氣號(hào)火星車來說都是無法到達(dá)的?？茖W(xué)家們擔(dān)心火星車會(huì)在那里翻車，或者如果它們進(jìn)入隕石坑的溪谷，它們就無法返回。為此我們借鑒了美國(guó)宇航局目前正在潛心研究新一代火星勘測(cè)機(jī)器人－－火星登山機(jī)器人。這種機(jī)器人暫被稱為“狐猴IIb”，它能夠攀爬陡峭的山崖，甚至還可以攀爬垂直的墻壁。這個(gè)登山機(jī)器人是美國(guó)宇航局專門為研究火星地質(zhì)構(gòu)造而設(shè)計(jì)的?！昂颕Ib”扁平的身軀直徑為30厘米，四肢長(zhǎng)約15厘米，末端配有觸覺傳感器。另外，它特有計(jì)算機(jī)程序可保證它沿各類垂直表面自由運(yùn)動(dòng)。據(jù)專家們稱，其實(shí)設(shè)計(jì)這種計(jì)算機(jī)程序并不是什么難題，當(dāng)機(jī)器人在抬起一只腳時(shí)，身體便由另外三只腳來支撐，騰出來的這只腳便可以探尋另外的支撐點(diǎn)。它四肢上配置的傳感器足以幫助它找到能夠抓扶的巖石突角。三、解決電力問題利用太陽能電池板，太陽能電池板是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，大部分太陽能電池板的主要材料為“硅”，但因制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。相對(duì)于普通電池和可循環(huán)充電電池來說，太陽能電池屬于更節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品。太陽能電池板采取光—電直接轉(zhuǎn)換方式，該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。四、著陸方式機(jī)器人采取軟著陸，在降落過程中，逐漸減低降落速度，使得航天器在接觸其他星球表面瞬時(shí)的垂直速度降低到很小，最后不受損壞地降落到地面或其他星體表面上，從而實(shí)現(xiàn)安全著陸的技術(shù)。通過推進(jìn)器進(jìn)行反向推進(jìn)以達(dá)到軟著陸的目的。5新生研討課心得體會(huì)通過本次我們親手制作機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)，使我們加深了對(duì)機(jī)器人的了解，更進(jìn)一步的掌握了各部件之間的功能特性。讓我們?cè)谝院蟾嗟膶?shí)驗(yàn)中能靈活應(yīng)用探究方法和操作能力。同時(shí)也提高了我們的編程能力，和快速接受、應(yīng)對(duì)新事物的能力。除此，我們?cè)跈C(jī)器人教學(xué)中激起了我們對(duì)機(jī)器人組成和工作原理的興趣，提高了創(chuàng)新能力，分析能力和動(dòng)手操作能力，激發(fā)了我們學(xué)習(xí)、探索、掌握和運(yùn)用智能機(jī)器人技術(shù)的興趣，提高我們愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的積極性，豐富我們的課余文化生活，增強(qiáng)我們的探究意識(shí)、進(jìn)取意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。特別是在機(jī)器人的編程和調(diào)試方面，我們通過親手裝配、實(shí)驗(yàn)、編程、一步一步的實(shí)驗(yàn)摸索和實(shí)施機(jī)器人項(xiàng)目、直至達(dá)到我們所需要的結(jié)果。這過程使們們獲得發(fā)自內(nèi)心的快樂，同時(shí)也培養(yǎng)了我們的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力、綜合應(yīng)用能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。通過機(jī)器人實(shí)驗(yàn)我們覺得自己變得更從容、更自信、更具有成就感。通過實(shí)驗(yàn)操作，使我們的動(dòng)手操作能力和探究方面的能力都得到較大的提升。同時(shí)我們也體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。尤其是在現(xiàn)在的這個(gè)社會(huì)，我們看重的是合作，個(gè)人能力突出固然好，但團(tuán)隊(duì)齊心協(xié)力，在激烈的思想碰撞中摩擦出火花，才是人類進(jìn)步的源動(dòng)力。我們的新生研討課采用的這種互動(dòng)的教學(xué)方式給了我很大幫助，同學(xué)們?cè)谡n上能夠暢所欲言地與老師進(jìn)行交流，有什么不懂的立刻就能夠得到解答，充分調(diào)動(dòng)了我們對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性，讓我們對(duì)學(xué)習(xí)充滿了極大的熱情，同時(shí)也培養(yǎng)了同學(xué)們積極主動(dòng)思考問題的能力?？傊畬W(xué)校開設(shè)這樣一門課程對(duì)我們有很大的幫助。新生研討課在我們的大學(xué)生活的開端給我們上了重要的課，讓我們最即將開始的大學(xué)生活和未來有了更大的期待。通過新生研討課使我們對(duì)學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)方法有了一種新的認(rèn)識(shí)，感慨“知識(shí)原來還可以這么學(xué)！”，對(duì)大學(xué)有了一種新的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)了自主學(xué)習(xí)和探索學(xué)習(xí)，鍛煉了自己的表達(dá)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等多種能力。新生研討課不是在教我們一門知識(shí)，而是在教