摇臂-转向架式月球探测车越障通过性分析

为评价6轮摇臂-转向架式月球探测车的地面通过性，分析了其失去越障通过性的类型，确定了通过性几何参数．推导了失去通过性的条件，包括车身悬起和越过垂直障碍失去通过性的条件，由此对越过壕沟失去通过性的条件进行了分析，确定了月球探测车悬起失效、越过垂直障碍、跨越壕沟的极限尺寸，并给出了运用ADAMS软件仿真越过垂直障碍过程时各车轮所受正压力曲线．最后，对探测车原理样机的地面越障通过性进行了模拟实验．

月球探测车移动系统的关键技术分析

为研究月球探测车移动系统,基于月球的复杂环境特征,确定月球探测车移动系统应具备的主要功能。在对以往的腿式、轮式和履带式等各类型移动系统结构特点综合分析的基础上,确定六轮摇臂-转向架式移动系统的设计方案,该系统具有性能优越、自适应能力强等特点。通过深入研究该系统的具体结构,得到其主要的技术性能参数。并对其轮系结构、转向机构、能源系统的特点及所涉及的关键技术进行深入探讨。

基于越障性能的六轮摇臂式月球探测车悬架尺寸优化设计

为提高探测车的越障性能,在已有六轮摇臂式月球探测车的准静力学模型的基础上,分别建立了探测车两个前轮、中轮和后轮单独爬越垂直障碍的准静力学模型,并将越障过程中的摇臂摆角引入模型。以此模型为基础、以最大越障高度为目标函数,对探测车的摇臂式悬架尺寸进行优化,实现探测车越障性能的提高。利用Adams对优化结果进行仿真验证,验证准静力学模型准确性和优化结果的正确性。

月球探测车的运动学建模

给出了六轮摇臂—转向架式月球探测车的运动学建模方法。该模型共有6个自由度,包括沿x、y、z方向的移动和绕x、y、z方向的转动。为了获得月球探测车的位置和姿态,正运动学方程由车轮的雅可比(Jacobian)矩阵推导,并对矩阵方程进行了求解;逆运动学方程为已知探测车本体的运动速度,确定单个车轮的驱动速度,以达到期望的探测车位姿。该运动学模型为月球探测车的运行、运动控制系统的设计及自主导航提供了理论基础。

六轮月球探测车运动学建模与分析

从运动特性上看,六轮月球探测车是复杂的多路闭链系统。完整的六轮月球探测车运动学模型应考虑所有车轮与地面的相互运动关系以及滑移的影响。现对滑移条件下的六轮月球探测车进行了运动学建模与分析。根据六轮摇臂式月球探测车的结构特点,以闭链坐标变换和瞬时重合坐标法为基本工具,详细推导了六轮探测车的正、逆运动学模型,分析了相关的运动学特性。所建立的运动学方程直接基于任意三维地形环境。在运动学建模与分析中,将车轮的各项滑移全部单独提取出来考虑,给出了滑移量的估算方法,提出了利用滑移估算值对闭环运动控制进行修正的方法。该研究结果为六轮月球探测车的结构分析与运动控制提供了有力的基础。

月球探测车的动力学建模与仿真分析

针对月球的复杂地形环境,利用多体系统动力学的理论,将月球探测车作为一个多刚体系统,对其进行动力学分析,建立了软地面环境下的月球探测车动力学模型。并利用ADAMS软件对所建立的动力学模型进行求解和仿真分析,为月球探测车控制系统的设计与数值计算提供了理论依据。

可变直径轮月球探测车及其越障能力分析

设计了一种车轮直径可变的月球探测车，由装在轮毂内的电机驱动车轮收缩和张开，车轮直径变化范围为200～390mm。应用地面力学方程和月球表层土壤（以下简称月壤）参数计算预测了车轮的挂钩牵引力。并由探测车的准静态力学方程得到了车轮的越障阻力，提出了一种新的算法，考虑后轮和松软路面的作用，得到了前车轮最大越障高度与车轮直径变化之间的关系。分析表明，可变直径车轮使月球探测车具有更好的通过性能。

月球探测车转向系统动力学建模与分析

月球探测车在月球表面松软土壤上的转向动力学特性比较复杂。文章在已有的车辆地面力学成果的基础上 ,研究了探测车在松软的月球表面土壤上的转向动力学问题。给出了六轮月球探测车的四轮转向运动学计算公式 ,推导了探测车在松软土壤上的四轮转向动力学模型 ,提出了合理的简化方法 ,并对稳态特性进行了相应的分析。

可变直径轮月球探测车运动学建模与分析

针对月球探测的特殊要求,设计了具有滚动扭转转向特性的四轮直径可变月球探测车.通过对可变直径轮的原理进行分析,推导出车轮等效半径的公式.根据该月球探测车的结构特点,以闭链坐标变换和瞬时重合坐标法为基本工具,推导了四轮可变直径轮月球车基于三维地形环境的正、逆运动学模型,分析了相关的运动学特征,提出了运动学逆解的理论解法和实用解法.实用解法有效地降低了计算量.并提出了用车轮等效半径调整探测车辆俯仰角度的方法,提高了月球车的稳定性和通过性能.该研究结果为四轮月球探测车的结构分析与运动控制提供了有力的基础.

一种组合自适应模糊控制方法及其在月球探测车上的应用

自适应模糊控制是解决不确知非线性系统问题的一种有效手段。文中以月球探测车的驱动控制为背景,针对这类非线性MIMO系统,提出一种组合自适应模糊控制方法,用于系统模型不能准确获知的情形。在本方法中,控制律由3部分组成:监督控制项、跟踪控制项和补偿控制项。在控制律的设计中,通过自适应项来同时补偿模糊逻辑系统的逼近误差以及外部干扰的影响,且无需假设模糊逻辑系统最小逼近误差的上确界已知。基于Lyapunov方法,证明了闭环系统是全局稳定的,系统输出误差渐近收敛。将该方法应用于月球探测车的驱动控制中,仿真结果表明了方法的有效性。

月球探测车车轮数目的选取

为合理确定月球探测车车轮数目,借助地面力学的相关知识,考虑到车轮行驶时的沙土回弹沉陷量,建立了车轮前进与转弯时的轮地接触模型,进而推导了单个车轮的前进总阻力矩、转弯总阻力矩以及驱动力矩计算表达式。在一定范围轮宽与轮径条件下,得到了单轮驱动力矩、前进阻力矩和转向阻力矩与沉陷量之间的关系曲线。通过分析找到使车轮驱动效率较大的沉陷量区间。以此为基础,给出了合理选择车轮数目的操作流程图,并比较了不同轮数探测车的优缺点,可为全面合理确定车轮数提供参考。

二级半转轮腿机构月球探测车及其移动性能分析

根据半转机构原理,设计了一种新型的轮腿式月球探测车,其移动机构由车体支架、4个结构相同的轮腿及转向支架3部分构成。轮腿采用二级半转机构,由电机独立驱动和转向,通过2个串联的行星轮系来传递驱动力矩。并从路面适应性、转向灵活性、车身起伏度、地面几何通过性、抗侧倾能力和垂直越障能力等方面分析了该月球探测车的移动性能。分析表明,该探测车适合在高低起伏的月球表面环境行走。

摇臂-转向架式月球探测车越障通过性分析

为评价6轮摇臂-转向架式月球探测车的地面通过性,分析了其失去越障通过性的类型,确定了通过性几何参数,推导了失去通过性的条件,包括车身悬起和越过垂直障碍失去通过性的条件,由此对越过壕沟失去通过性的条件进行了分析,确定了月球探测车悬起失效、越过垂直障碍、跨越壕沟的极限尺寸,并给出了运用ADAMS软件仿真越过垂直障碍过程时各车轮所受正压力曲线.最后,对探测车原理样机的地面越障通过性进行了模拟实验.

六轮月球探测车运动学建模与分析

本文根据六轮摇臂式月球探测车的结构特点,以闭链坐标变换和瞬时重合坐标法为基本工具,详细推导了六轮探测车的正、逆运动学模型,分析了相关的运动学特性;在运动学建模与分析中,将车轮滑移单独提取出来考虑,给出了滑移量的估算方法。本文的研究结果为六轮月球探测车的结构分析与运动控制提供了有力的基础。

六轮摇臂式月球探测车协调驱动自适应模糊容错控制

为提高复杂和未知环境中六轮摇臂式月球探测车的驱动控制系统的可靠性,防止因执行器故障引起的月球车失控,提出一种基于滑转率的协调驱动自适应模糊容错控制方法。该方法用模糊逻辑系统逼近系统的未知动态和未知的故障函数,并通过所设计的误差补偿器来减少逼近误差对跟踪精度的影响。基于Lyapunov理论,证明了所设计的容错控制方案不但能使跟踪误差收敛到原点的小邻域内,而且通过适当增大设计参数的值,可使跟踪误差减小。此外,为便于应用给出了详细的容错控制器设计步骤,并对控制器中参数的选取给出了示例。仿真结果表明该控制律具有较高的控制精度,并且对外部干扰有很强的鲁棒性。

月球探测车模糊变结构协调驱动控制

月球探测车在月表松软土壤上的动力学比较复杂,为保证探测车的安全运行,需采用协调驱动控制策略。本文根据探测车在松软土壤上行驶的动力学特性,研究了基于车轮滑转率的协调驱动控制问题。针对普通变结构控制中存在问题,采用模糊逻辑思想,提出了模糊趋近律控制方法。将该方法用于月球探测车的协调驱动控制仿真中,获得了良好的性能。

月球探测车研究现状及发展趋势

简述了月球探测车的研究历程,其发展经历了轮式、腿式、履带式及轮腿式等形式,分析了其各自的特点,发展趋势向着小型化、智能化、协作化、低能耗和功能集成的方向发展。

可减小跟踪误差的月球探测车协调驱动模糊自适应控制

针对六轮月球探测车的协调驱动控制问题,提出一种间接模糊自适应控制设计方案。基于Lyapunov方法,证明所设计的控制方案不但能使跟踪误差收敛到原点的小邻域内,而且通过适当增大设计参数的值,可减小跟踪误差,从而提高控制精度。通过对月球探测车的协调驱动控制的仿真研究验证了此方法的有效性。

天宝GNSS系统在月球探测车中的应用

自20世纪50年代末,人类就开始对月球进行不同方式的探测,至今已取得了无数的巨大成就。探月工程已成为我国对月球科学研究的重点项目,多年来我国始终与世界上各大航天国家在天体探测方面保持着共同前进的步伐。我国的探月工程始于2007年,目前已经进行到探月的第3个阶段,

日本研制出月球探测车样车

日本宇宙航空研究开发机构最近研制出了月球探测车样车，可爬20度的斜坡，并能在沙地上畅行无阻。月球表面布满了因天体碰撞和自然演化而留下的凹坑和岩石，表层土壤则由于舍有大量细沙相对松软，当年美国“阿波罗计划”中使用的探测车就曾出现过陷车和爬坡困难等问题。为解决这些问题，日本新研制出的样车使用了4条密封履带，每条履带包裹5只车轮。在类似月球表面的沙地上进行的测试表明，这辆70cm长、60cm宽、40cm高的样车每秒可行驶几厘米，爬20度的斜坡不会滑落。利用履带间的速度差，可改变其行驶方向。