1. 研究目的与意义
极地地区环境恶劣性已得到学术界的广泛认可，无论进行任何科学研究讨论，极地特有的环境特征势必会对人类带来巨大挑战。南极圈内气候恶劣，人类所测到南极绝对最低温度为-89.6℃，内陆高原地区在其夏季（一月份）的平均温度为-28℃，其冬季（七月份）时平均温度为-50℃。空气湿度方面，整个南极洲年平均降水量仅有180mm，空气极为干燥。
随着全球变暖和全球气候变化，去往南极进行科研调查显得极为重要。各国在此之前就已经在南极设立了许多科学考察站。截止到1992年，已有28个国家以及国际绿色和平组织在南极地区建立了150多个科学考察站，其中有常年科学考察站42座。
介于南极的环境恶劣，但是对于南极的科学考察又势在必行，研制小型机器人代替或者搭载人类在南极进行科研考察这一课题就尤其重要。
2. 课题关键问题和重难点
对于本课题而言，难点在于受到环境和研究的限制，南极温度低，存在地面不平，路面为坚冰，一般的履带也不易行走。以上均会对机器人设计有所限制。本次课题的机器人设计中存在以下几个难点：
1.机器人如何传动，包括驱动电机类型及参数的选取、减速器的合理设计，以及传动机构与行走机构之间的链接紧固方案等。通过机器人的机构特点，要合理设计了机器人的传动系统，选择合适的动力源，并对机器人内部进行合理布置。在机器人具体设计过程中采用了模块化设计思想，总体结构对称、紧凑，布局合理，以方便研究人员在恶劣环境下仍能够进行一定的拆装、检修等方面的工作。
2.南极地区环境恶劣，在除了满足基本的行走要求之外，应该考虑选择合适的保温方案对机器人控制单元、动力源等部件进行合理保温，以抵抗南极地区极地的温度。此外，因为冰盖表面摩擦系数较低并且会有一定的积雪层，故而机器人应该能够采取合适的行走与传动方案增大与地面之前的摩擦，防止侧滑等现象的产生。
3. 国内外研究现状（文献综述）
极地蕴藏着巨量的自然、科学资源。一方面，极地冰雪覆盖区作为地球系统的最大冷源，其环境的变化对全球气候变化起着关键作用！另一方面，极地资源的开发利用在政治、经济等方面具有无可比拟的战略意义。目前，世界各个主要国家均大幅度增加对极地考察和研究的投入，在资源利用、科学研究等方面不断向前推进。但是，极区环境恶劣，频发的时空小尺度天气系统以及海冰潮汐缝、冰盖裂隙、冰雪低温等，是限制极地科考纵深发展的主要瓶颈。目前，在极地高危险区域下的地面科学观测尚无成熟的技术手段。随着极地科考规模的发展，在未来科考手段中引人高技术装备已成为追切需求，而智能机器人作为一种高技术装备，集成相关科学载荷，部分代替科学家的作用，实现漫游、观测、采样、分析等功能，对大范围、深层次的极地科考具有重要意义特殊的极地环境要求机器人在材料、元器件、运动机构、导航/定位、能源动力、控制与决策等方面进行创新性的探索和研究。在我国863高技术研究发展计划的资助下，中国极地研究中心联合中国科学院沈阳自动化研究所、北京航空航天大学，开发了冰雪面移动和低空飞行机器人系统，并于2007/2008年度参加了第24次南极科学考察，实现了我国开发的智能机器人技术在南极的首次应用。现场试验除进行了机器人本体技术的验证之外，另搭载了若干科学载荷，开展了海冰、冰盖特定区域的科考观测示范试验，取得了一定的预期成果。通过试验也发现机器人系统的设计在环境适应性方面存在一些不足，针对此研究人员对机器人系统进行了改进，希望实现智能机器人技术在我国南极考察事业中的实质性应用。
险恶的极地环境制约着人类科学考察活动的开展，利用机器人，降低极地科考的风图与成本，提高作业效率、范围，已经成为技术强国所关注的研究方向。1992年，美国卡耐基梅隆大学研制出Dante-I四足步行机器人，并在南极Erebus山开展实验研究，其目的是对火山坑壁实施机器人化探测，由于通讯系统出现故障，该次探测未能取得成功但开解了人类利用机器人进行极地探测这一新途径。1997年，卡耐基梅隆大学开始将其研制的Nomad移动机器人用于南极岩石分类与石搜索，实验在南极PatriotHflls进行”。2000年，Nomad使用激光导航成功地在南极家雪面目主行驶了10.3km，以预定路
线覆盖了2500m2的区域，自主找到了5块限石，成功演示并证明了利用机器人进行自主科学探测是人类将其研究领域延伸到不可达区域的有效、可行方案。2002年，意大利对履带雪地车进行了无人化改造，研制出RobotAntarticodiSuperficie（RAS）机器人，使其可以在营地之间沿固定路线自主行驶。
4. 研究方案
极地所拥有的特殊环境，机器人面临的主要困难有环境温度低，地面附着冰雪和地面凹凸不平等等。
要解决这些问题，初步的想法是减小压强并且增大摩擦，所以选用带齿的履带，齿轮与链啮合传动。履带初步想法是与链焊在一起随链运动。同时我认为南极机器人的履带设计可以参考外星探测车的设计，能满足在复杂路面行进的需求。也有四摆臂腿履复合式灾难救援机器人，在Robocup等比赛中均会体现其强大的越障能力与驱动力。
课题需求机器人要具有爬坡能力，这就不得不考虑选择什么作为小机器人的动力来源。初步是想靠汽油来进行动能提供，但是经过查询资料看，汽油在较低温度下难以完全燃烧，会导致动力源不稳定，南极也有高原，可能空气稀薄。不得不再考虑其他的动力来源。
5. 工作计划
2023.1.2～2023.1.15 完成译文翻译，查阅文献，完成开题报告并上传毕设网
2023.1.16～2023.2.3 指导老师审核译文和开题报告，根据指导老师意见完成修改
2023.2.6～2023.3.17 按照开题报告的方案，开始毕设课题的计算及设计
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