Modularity for lunar exploration: European Moon Rover System Pre-Phase A Design and Field Test Campaign Results

📄 arXiv: 2311.03098v1 📥 PDF

作者: Cristina Luna, Jorge Barrientos-Díez, Manuel Esquer, Alba Guerra, Marina López-Seoane, Iñaki Colmenarejo, Fernando Gandía, Steven Kay, Angus Cameron, Carmen Camañes, Íñigo Sard, Danel Juárez, Alessandro Orlandi, Federica Angeletti, Vassilios Papantoniou, Ares Papantoniou, Spiros Makris, Bernhard rebele, Armin Wedler, Jennifer Reynolds, Markus Landgraf

分类: cs.RO

发布日期: 2023-11-06

备注: 9 pages, Conference paper for the IAC 2023

💡 一句话要点

提出模块化设计以支持多任务月球探测

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: 月球探测 模块化设计 自主系统 多任务支持 类月球测试

📋 核心要点

  1. 现有探测车设计缺乏灵活性，难以适应不同的月球任务需求。
  2. 提出了一种模块化的探测车设计，能够支持多种任务场景并具备自主移动能力。
  3. 在类月球土壤模拟测试中，探测车展示了良好的移动性和对障碍物的适应能力。

📝 摘要（中文）

欧洲月球探测车系统（EMRS）预阶段A活动是欧洲探索包络计划（E3P）的一部分，旨在为未来的月球任务开发一种多功能的表面移动解决方案。这些任务包括极地探测器、原位资源利用、天体物理学月球观测站和月球地质探测任务。设计一种能够兼容三种不同任务场景的多用途探测车至关重要。本文重点关注探测车的运动解决方案和自主系统的模块化设计，并在类月球设施中进行了测试，以验证模块化移动概念。测试结果表明，EMRS项目开发了一种多用途模块化探测车概念，具备电源、热控制、绝缘和防尘系统，为后续阶段奠定基础。

🔬 方法详解

问题定义：现有的月球探测车设计往往专注于单一任务，缺乏灵活性，难以满足多样化的探测需求。

核心思路：本研究提出了一种模块化的探测车设计，旨在通过灵活的模块组合来支持不同的月球任务，增强探测车的适应性和功能性。

技术框架：整体架构包括模块化的运动系统和自主控制系统，探测车可根据任务需求更换不同的有效载荷，并在不同地形下进行移动。

关键创新：最重要的创新点在于模块化设计，使得探测车能够在不同任务场景中快速适应，显著提升了其多功能性和灵活性。

关键设计：探测车的设计包括电源管理、热控制、绝缘和防尘系统等关键参数，确保其在极端环境下的可靠性和耐用性。

📊 实验亮点

实验结果表明，EMRS探测车在类月球土壤模拟测试中表现出色，能够在崎岖不平的地形中灵活移动，并有效应对障碍物，验证了模块化设计的有效性和可靠性。

🎯 应用场景

该研究的潜在应用领域包括未来的月球探测任务、资源利用和科学研究。模块化设计不仅提高了探测车的适应性，还为不同任务的快速部署提供了可能，具有重要的实际价值和未来影响。

📄 摘要（原文）

The European Moon Rover System (EMRS) Pre-Phase A activity is part of the European Exploration Envelope Programme (E3P) that seeks to develop a versatile surface mobility solution for future lunar missions. These missions include: the Polar Explorer (PE), In-Situ Resource Utilization (ISRU), and Astrophysics Lunar Observatory (ALO) and Lunar Geological Exploration Mission (LGEM). Therefore, designing a multipurpose rover that can serve these missions is crucial. The rover needs to be compatible with three different mission scenarios, each with an independent payload, making flexibility the key driver. This study focuses on modularity in the rover's locomotion solution and autonomous on-board system. Moreover, the proposed EMRS solution has been tested at an analogue facility to prove the modular mobility concept. The tests involved the rover's mobility in a lunar soil simulant testbed and different locomotion modes in a rocky and uneven terrain, as well as robustness against obstacles and excavation of lunar regolith. As a result, the EMRS project has developed a multipurpose modular rover concept, with power, thermal control, insulation, and dust protection systems designed for further phases. This paper highlights the potential of the EMRS system for lunar exploration and the importance of modularity in rover design.