极地冰盖履带机器人控制系统的研究与设计

来源：极地研究杂志2025年第1期北京时间：

作者：张帆,窦银科,吴顺杰,左广宇,王煜尘,李根,郭井学

单位：1太原理工大学电气与动力工程学院,山西 太原030024;2中国船舶集团公司第七一〇研究所,湖北 宜昌443003;3中国极地研究中心(中国极地研究所),上海200136

摘要：为解决极地冰盖特有地形地貌、严酷自然环境和冰盖移动等导致的自动化监测装置和数据长距离传输等问题,本研究基于极地冰盖如雪丘、雪垄、冰坝、软雪、硬雪等特有地形地貌,以及气候寒冷、多狂风暴雪等特殊自然环境,针对数据长距离传输和人工智能考察作业的需求,设计了一款专用于极地的冰盖履带机器人。机器人的硬件设计以工控机和STM32F103芯片为控制核心,搭载小型综合气象观测装置、实时动态定位装置、激光雷达和深度相机获取环境信息,构建铱星9523和网桥通信系统实现远距离数据通讯。机器人的软件设计采用多任务实时调度的FreeRTOS操作系统,构建上位机和数据库。此款极地冰盖履带机器人在中国第38次南极科学考察中,依托中山站进行了现场实验。结果表明,该机器人性能稳定、通信可靠、具有较理想的控制效果且较好地满足了极地冰盖作业需求,可为我国南北极科学考察提供关键技术支撑。

关键词：极地冰盖,履带机器人, 环境信息, 远程通讯, 南北极

基金资助：国家重点研发计划、国家科技部重点研发计划、中国博士后科学基金面上项目、国家自然科学基金面上项目、山西省基础研究计划项目和山西省高等学校科技创新项目