科大学者领导「香港操作机械人」国际科研项目

香港科技大学（科大）去年通过遴选，获中国国家航天局委任牵头「嫦娥八号」国际合作项目——月面多功能操作机械人暨移动充电站（名为「香港操作机械人」）。该项目将汇聚海内外航天领域的学者与专家，共同研制配备移动充电设备、能执行灵巧操作的多功能月面操作机械人，旨在为国家月球探索任务作出重要贡献。

为支持这一国际合作项目，香港特别行政区政府已在InnoHK科研平台上成立「香港太空机械人与能源中心」，由科大主导，负责推动跨院校与跨地域合作。科大「香港操作机械人」将与本地、内地及海外多所大学及航天科研机构共同研发，致力于推动航天技术全生命周期——从概念设计、研发、制造到测试与系统集成的前沿创新。

作为国家探月工程第四期任务的一部分，「嫦娥八号」探测器计划于2029年前后发射，国家将来在月面上建设国际月球科研站。届时，「嫦娥八号」将着陆于月球南极，并携带包括「香港操作机械人」在内的国际月面机械人科考家族，执行科学探测任务。该款由科大跨学科团队研发的机器人，凝聚了顶尖跨学科团队的前沿科技精髓，将在国家重大航天任务中承担关键角色，以其卓越的自主功能及精确度，在适应月球极端环境方面发挥极致的作用。

科大副校长（研究及发展）郑光廷教授表示：「中国航天事业发展迅速，在深空探索领域的成就举世瞩目。香港凭藉『背靠祖国、联通世界』的独特优势，结合雄厚的科研实力，正积极融入国家航天发展大局。科大通过参与国家『嫦娥八号』探月任务，以及承担创新及科技支援计划下『特别徵集（航天科技）』资助的『从中国空间站监测温室气体排放点源』研究项目，为国家航天事业的国际化进程提供助力。科大充分发挥在人工智能、机械人、材料科学及热控工程等领域的科研优势，全力推动航天科技成果的转化与应用。此举不仅能提升香港在航天科技领域的国际竞争力、创造显着经济效益，更将进一步巩固香港作为国际创新科技中心的地位。」

项目由国际知名太空机械人专家、香港太空机械人与能源中心主任、科大空间可持续发展人工智能与机器人研究中心主任、太空科学与技术研究院联席院长兼机械及航空航天工程学系教授高扬教授领导，负责设计核心「操作大脑」。该款机械人配备双机械臂，是全球深空探测领域首次应用此类机械人，能够部署和安装仪器、採集月面样品等任务。

「嫦娥八号」探测器着陆后，机械人将肩负起把其他探测仪器或传感器搬运到指定位置的工作。月球南极地形地貌异常复杂，布满陨石撞击坑，部分深坑终年冰封于亿万年的阴影中，而山嵴则沐浴于永恒阳光下。这些撞击坑大小不一，形成极度崎岖不平、海拔急剧变化的地形。机械人须具备实时感知月球地形地貌，规划及优化移动路径，并要应付月球表面的极端温度及缺乏卫星导航系统等状况，因此设计时需要克服多项挑战，殊不简单。

科大的科研团队正为机械人创建人工智能驱动的操作系统，确保其在任务进行期间安全运作。这套由软件驱动的架构，无缝整合机器学习、地面站与机械人本体，能根据实时环境动态调整自主操作等级，实现月球机械人前所未有的环境感知与自我调整能力。无论通过地球端人工智能增强视觉处理的远端辅助，还是利用星载3D建模与视觉惯性导航的全自主操作模式，都可确保香港操作机械人在效率、速度与绝对安全之间取得最佳平衡。

高扬教授表示：「特别感谢特区政府InnoHK平台支持，作为科大和香港太空机械人与能源中心的一份子，能够参与这一重大国家任务，并带领来自香港、内地和海外多支优秀的科研团队，共同为人类实现探月梦想贡献力量，我感到无比光荣。这不仅印证了科大在科研实力和国际项目统筹方面获得了国家航天局和特区政府的充分认可，也体现了我们贡献国家航天事业的坚定承诺。香港太空机械人与能源中心的成立，旨在为香港构建航天技术发展的基础能力，同时亦着力培养相关领域的高水准科研人才。航天是综合性学科，需要跨学科协作。中心将能提升香港在航天科研与工程方面的整体实力，还将推动人工智能、机械人、计算机科学、微电子、通信工程等领域产生辐射效益，推动相关行业的发展。」

在月球表面作业时，机械人需要具备超灵巧的操控能力，而这正是机械人操控专家、香港太空机械人与能源中心核心成员、科大智能制造中心副主任兼机械及航空航天工程学系助理教授段默龙教授负责的核心环节。段默龙教授指出：「月球环境极端，温差巨大、周遭具太空辐射而且弥漫着粉尘，算力及电力资源亦受限制，这些条件都对传统操控技术构成重大挑战。」其团队研发的双机械臂操作系统，不仅能实现样品精准抓取和载荷部署，更使机械人成为可移动的操控服务平台，贡献月球科学探测及基建准备工作。」

机械人路径规划专家、香港太空机械人与能源中心核心成员、科大-大疆创新科技联合实验室兼太空科学与技术研究院副主任、电子及计算机工程学系兼化学及生物工程学系教授施凌教授的团队则负责确保机械人移动和操控系统实现无缝整合。施凌教授强调：「真正的自主操控意味在严格约束下做出智能的、任务导向的决策。」其层级规划系统能优化工作优次排定与路径效率，让机械人能实时适应新障碍及处理突发科学需求，从而在单个月球日内最大化营运效率。

月球表面昼夜温差巨大，可从日照下逾120℃骤降至阴影中的零下180℃，即使是最先进的人工智能与机械系统，亦需要克服月球极端温度所带来的挑战。热控系统专家、香港太空机械人与能源中心核心成员、科大极智慧城市研究学院副主任兼土木及环境工程学系副教授王者教授表示：「我带领的团队通过应用特殊材料与受控流体回路组成的复合式主被动热管理系统，保障机械人在月昼月夜极端温差中核心部件始终处于安全温度区间。」

科大机械及航空航天工程学系讲座教授孙庆平教授则搭载了创新的实验载荷，旨在太空环境中验证新一代热管理技术。孙教授解释说：「在实际月球环境测试新材料与冷却策略，对未来更长时间的探月任务至关重要。」有关实验将为后续月球及深空探测任务的热调控系统发展提供关键资讯。

香港操作机械人不止是工具，更是科大世界级创新科研能力的有力证明。由科大带领的香港太空机械人与能源中心汇聚逾百名来自中外院校的跨学科科研人员，将助力香港确立其在国家重大航天任务中的关键地位，并突显智能操作、精密操控、自我调整规划与韧性工程的深度融合，进一步拓展了人类探索月球的边界。