火星巡视器鼓形车轮仿生设计与性能分析

以善于沙地奔跑的鸵鸟的二趾足为仿生原型,利用工程仿生学原理,设计一种高通过性的仿生越沙鼓形轮面车轮。以与火星壤近似的松软沙土为试验材料,利用车轮-土壤土槽测试系统,以轮辙、挂钩牵引力和沉陷量为试验指标,对仿生鼓形轮面车轮和普通轮面车轮的通过性能进行了对比分析。结果表明,当滑转率超过0.85时,普通鼓形轮面比仿生鼓形轮面轮辙的堆积现象明显,并且出现明显打滑空转现象。在相同试验条件下,当滑转率小于0.42时,普通鼓形轮面车轮的挂钩牵引力稍大于仿生鼓形轮面车轮,当滑转率大于0.42时,仿生鼓形轮面车轮的挂钩牵引力明显大于普通鼓形轮面车轮。仿生鼓形轮面车轮和普通鼓形轮面车轮的最大挂钩牵引力分别为11.6N和2.6 N。滑转率对于普通鼓形轮面车轮的沉陷量影响较小,沉陷量基本保持在约35 mm,而随着滑转率的增大,仿生鼓形轮面车轮沉陷量呈现缓慢增大趋势。

火星巡视器动力学建模研究与仿真平台实现

火星巡视器是执行复杂的火星表面探测任务的重要载体,为保证巡视器的可靠性,本文对火星巡视器动力学原理进行了研究。首先,分析了巡视器的结构组成,介绍了巡视器动力学建模的相关理论基础。然后根据巡视器有向Span树的轴链系统,基于拉格朗日递归动力学分析方法,得到了多轴系统拉格朗日方程,通过遍历巡视器轴链拓扑完成了巡视器动力学模型的建立。接着,将链符号系统引入经典Bekker轮土力学模型,以提高其准确性。最后,在VS平台MFC框架中开发了动力学仿真软件,对本文的动力学系统进行了测试,验证了巡视器动力学建模与控制的准确性与实时性。

基于状态差异的火星巡视器快速任务规划修复方法

火星环境存在不确知、电子设备故障难预测等特点,严重影响巡视器已有规划在火星表面实际应用的效果,执行任务易造成失败。在火星巡视器与地面站之间通信存在长时延的客观事实下,提出一种基于状态差异的快速任务规划修复方法。利用感知状态与动作执行的必要状态之间的差异,从已有规划中提取关键信息来构建不同时刻的部分状态,提出了基于部分状态的火星巡视器快速任务规划修复策略,并考虑实际状态与部分状态之间的差异,设计了基于状态差异的搜索空间删减方法,有目的地生成、扩展节点并消解冲突,以提高规划修复效率。仿真实验结果表明,该方法不仅提高了火星巡视器任务规划修复的效率,而且保障了规划稳定性,可为航天器快速自主应对执行时的突发事件提供技术支持。

火星着陆巡视器悬停、避障试验风险管理实践

本文介绍了火星着陆巡视器悬停、避障试验实施风险管理的内容和一般过程。按照大型试验"提前策划,主动控制"的风险管理思路,从技术和管理两个方面进行风险识别和评估,制订针对性的风险应对措施。在试验执行过程中,对风险及应对措施的有效性进行监控,有效地保证了项目的顺利进行,为该试验任务的圆满完成打下基础。

一种深空探测巡视器多相机目标交接新方法

深空探测巡视器多相机间的目标交接是支持探测巡视器接近科学目标、部署仪器进行就位探测的一项关键技术。文章提出了一种基于尺度不变特征转换(Scale Invariant FeatureTransform,SIFT)匹配和光束法平差的多相机目标交接新方法,实现了多相机间目标的自动化高精度交接。利用勇气号火星巡视器相机获取的立体影像进行测试,与传统方法相比,可以大幅度提高交接精度,满足布设就位探测仪器的要求。

祝融号火星车热控系统设计与验证

低温、弱光照、低密度风场火面环境对祝融号火星车热控设计与验证提出严峻挑战.祝融号火星车热控设计采用"开源节流"思路,构建了基于火面太阳能原位利用技术的太阳能光-热转换与蓄能系统,及基于纳米气凝胶隔热技术的组合隔热系统,解决了无核源供热条件下火星车保温用能源供给及系统保温设计难题.采用以热分析仿真为主验证热设计的思路,开展了低气压静态热平衡试验、低气压风场热平衡试验及热控产品性能测试等专项试验,验证了热分析模型的正确性,实现了火星车热设计地面充分验证,解决了因地面难以综合模拟火面热环境造成热设计验证困难的问题.祝融号火星车热控系统的成功设计与充分验证为探测器完成使命任务奠定了基础.