科大學者領導「香港操作機械人」國際科研項目

香港科技大學（科大）去年通過遴選，獲中國國家航天局委任牽頭「嫦娥八號」國際合作項目——月面多功能操作機械人暨移動充電站（名為「香港操作機械人」）。該項目將匯聚海內外航天領域的學者與專家，共同研製配備移動充電設備、能執行靈巧操作的多功能月面操作機械人，旨在為國家月球探索任務作出重要貢獻。

為支持這一國際合作項目，香港特別行政區政府已在InnoHK科研平台上成立「香港太空機械人與能源中心」，由科大主導，負責推動跨院校與跨地域合作。科大「香港操作機械人」將與本地、內地及海外多所大學及航天科研機構共同研發，致力於推動航天技術全生命週期——從概念設計、研發、製造到測試與系統集成的前沿創新。

作為國家探月工程第四期任務的一部分，「嫦娥八號」探測器計劃於2029年前後發射，國家將來在月面上建設國際月球科研站。屆時，「嫦娥八號」將着陸於月球南極，並攜帶包括「香港操作機械人」在內的國際月面機械人科考家族，執行科學探測任務。該款由科大跨學科團隊研發的機器人，凝聚了頂尖跨學科團隊的前沿科技精髓，將在國家重大航天任務中承擔關鍵角色，以其卓越的自主功能及精確度，在適應月球極端環境方面發揮極致的作用。

科大副校長（研究及發展）鄭光廷教授表示：「中國航天事業發展迅速，在深空探索領域的成就舉世矚目。香港憑藉『背靠祖國、聯通世界』的獨特優勢，結合雄厚的科研實力，正積極融入國家航天發展大局。科大通過參與國家『嫦娥八號』探月任務，以及承擔創新及科技支援計劃下『特別徵集（航天科技）』資助的『從中國空間站監測溫室氣體排放點源』研究項目，為國家航天事業的國際化進程提供助力。科大充分發揮在人工智能、機械人、材料科學及熱控工程等領域的科研優勢，全力推動航天科技成果的轉化與應用。此舉不僅能提升香港在航天科技領域的國際競爭力、創造顯著經濟效益，更將進一步鞏固香港作為國際創新科技中心的地位。」

項目由國際知名太空機械人專家、香港太空機械人與能源中心主任、科大空間可持續發展人工智能與機器人研究中心主任、太空科學與技術研究院聯席院長兼機械及航空航天工程學系教授高揚教授領導，負責設計核心「操作大腦」。該款機械人配備雙機械臂，是全球深空探測領域首次應用此類機械人，能夠部署和安裝儀器、採集月面樣品等任務。

「嫦娥八號」探測器着陸後，機械人將肩負起把其他探測儀器或傳感器搬運到指定位置的工作。月球南極地形地貌異常複雜，布滿隕石撞擊坑，部分深坑終年冰封於億萬年的陰影中，而山脊則沐浴於永恆陽光下。這些撞擊坑大小不一，形成極度崎嶇不平、海拔急劇變化的地形。機械人須具備實時感知月球地形地貌，規劃及優化移動路徑，並要應付月球表面的極端溫度及缺乏衛星導航系統等狀況，因此設計時需要克服多項挑戰，殊不簡單。

科大的科研團隊正為機械人創建人工智能驅動的操作系統，確保其在任務進行期間安全運作。這套由軟件驅動的架構，無縫整合機器學習、地面站與機械人本體，能根據實時環境動態調整自主操作等級，實現月球機械人前所未有的環境感知與自我調整能力。無論通過地球端人工智能增強視覺處理的遠端輔助，還是利用星載3D建模與視覺慣性導航的全自主操作模式，都可確保香港操作機械人在效率、速度與絕對安全之間取得最佳平衡。

高揚教授表示：「特別感謝特區政府InnoHK平台支持，作為科大和香港太空機械人與能源中心的一份子，能夠參與這一重大國家任務，並帶領來自香港、內地和海外多支優秀的科研團隊，共同為人類實現探月夢想貢獻力量，我感到無比光榮。這不僅印證了科大在科研實力和國際項目統籌方面獲得了國家航天局和特區政府的充分認可，也體現了我們貢獻國家航天事業的堅定承諾。香港太空機械人與能源中心的成立，旨在為香港構建航天技術發展的基礎能力，同時亦着力培養相關領域的高水準科研人才。航天是綜合性學科，需要跨學科協作。中心將能提升香港在航天科研與工程方面的整體實力，還將推動人工智能、機械人、計算機科學、微電子、通信工程等領域產生輻射效益，推動相關行業的發展。」

在月球表面作業時，機械人需要具備超靈巧的操控能力，而這正是機械人操控專家、香港太空機械人與能源中心核心成員、科大智能製造中心副主任兼機械及航空航天工程學系助理教授段默龍教授負責的核心環節。段默龍教授指出：「月球環境極端，溫差巨大、周遭具太空輻射而且彌漫著粉塵，算力及電力資源亦受限制，這些條件都對傳統操控技術構成重大挑戰。」其團隊研發的雙機械臂操作系統，不僅能實現樣品精準抓取和載荷部署，更使機械人成為可移動的操控服務平台，貢獻月球科學探測及基建準備工作。」

機械人路徑規劃專家、香港太空機械人與能源中心核心成員、科大-大疆創新科技聯合實驗室兼太空科學與技術研究院副主任、電子及計算機工程學系兼化學及生物工程學系教授施凌教授的團隊則負責確保機械人移動和操控系統實現無縫整合。施凌教授強調：「真正的自主操控意味在嚴格約束下做出智能的、任務導向的決策。」其層級規劃系統能優化工作優次排定與路徑效率，讓機械人能實時適應新障礙及處理突發科學需求，從而在單個月球日內最大化營運效率。

月球表面晝夜溫差巨大，可從日照下逾120℃驟降至陰影中的零下180℃，即使是最先進的人工智能與機械系統，亦需要克服月球極端溫度所帶來的挑戰。熱控系統專家、香港太空機械人與能源中心核心成員、科大極智慧城市研究學院副主任兼土木及環境工程學系副教授王者教授表示：「我帶領的團隊通過應用特殊材料與受控流體回路組成的複合式主被動熱管理系統，保障機械人在月晝月夜極端溫差中核心部件始終處於安全溫度區間。」

科大機械及航空航天工程學系講座教授孫慶平教授則搭載了創新的實驗載荷，旨在太空環境中驗證新一代熱管理技術。孫教授解釋說：「在實際月球環境測試新材料與冷卻策略，對未來更長時間的探月任務至關重要。」有關實驗將為後續月球及深空探測任務的熱調控系統發展提供關鍵資訊。

香港操作機械人不止是工具，更是科大世界級創新科研能力的有力證明。由科大帶領的香港太空機械人與能源中心匯聚逾百名來自中外院校的跨學科科研人員，將助力香港確立其在國家重大航天任務中的關鍵地位，並突顯智能操作、精密操控、自我調整規劃與韌性工程的深度融合，進一步拓展了人類探索月球的邊界。