深空探测车可变直径车轮牵引通过性分析 被引量：17

1

作者 孙鹏 高峰 +1 位作者 李雯 孙刚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1404-1407,共4页

提出了一种可变直径轮深空探测车,其具有结构紧凑、越障能力强、重心低、运行平稳等优点.考虑了月球重力环境和月壤的力学特性,应用基于贝克模型的地面力学理论,分析了深空探测车可变直径车轮与月壤间的相互作用,对轮片展开和车轮下陷... 提出了一种可变直径轮深空探测车,其具有结构紧凑、越障能力强、重心低、运行平稳等优点.考虑了月球重力环境和月壤的力学特性,应用基于贝克模型的地面力学理论,分析了深空探测车可变直径车轮与月壤间的相互作用,对轮片展开和车轮下陷做了合理的简化,对不同滑转条件下探测车轮的挂钩牵引力、驱动力矩和驱动效率进行了计算,结果表明车轮的展开减小了推土阻力,车轮的挂钩牵引力和驱动效率都比车轮收缩状态有了明显的提高,并获得了使驱动效率达到最大值的滑转率的范围. 展开更多

关键词 深空探测车 地面力学 可变直径车轮 牵引通过性 驱动效率

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行星车视觉导航与自主控制进展与展望 被引量：17

2

作者 郭延宁 冯振 +2 位作者 马广富 郭宇晴 张米令 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1185-1196,共12页

以视觉为主的行星车自主地形感知、导航、规划与控制系统是其安全高效探测的重要保障。本文通过对已成功开展和计划中的系列行星车任务导航与控制系统进行汇总,重点梳理了行星车多源地形感知、自主全局和局部导航、自主路径规划与控制... 以视觉为主的行星车自主地形感知、导航、规划与控制系统是其安全高效探测的重要保障。本文通过对已成功开展和计划中的系列行星车任务导航与控制系统进行汇总,重点梳理了行星车多源地形感知、自主全局和局部导航、自主路径规划与控制等若干关键问题的进展情况,展望了未来自主化、智能化的发展趋势,并结合任务需求构建了行星车视觉导航与自主控制研究框架设想。 展开更多

关键词 行星车 地形感知 自主导航 路径规划 跟踪控制

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星面探测仿生间歇式跳跃机器人设计及实现 被引量：11

3

作者 柏龙 葛文杰 +1 位作者 陈晓红 寇鑫 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期32-37,43,共7页

设计了一种面向行星表面探测的小型间歇式仿生跳跃机器人.利用机构学中变胞思想及齿轮-连杆闭链机构的力转换特性,提出了一种杆长可控的非对称齿轮-六杆仿袋鼠跳跃机构,对其间歇式跳跃过程进行了分析,并针对跳跃能力和起跳躯干姿态平稳... 设计了一种面向行星表面探测的小型间歇式仿生跳跃机器人.利用机构学中变胞思想及齿轮-连杆闭链机构的力转换特性,提出了一种杆长可控的非对称齿轮-六杆仿袋鼠跳跃机构,对其间歇式跳跃过程进行了分析,并针对跳跃能力和起跳躯干姿态平稳性进行了机构构型与尺寸优化设计.基于优化设计结果,进行了跳跃机器人运动仿真分析和样机试验.结果表明,该仿生跳跃机器人具有非线性递增的弹跳动力、平稳的起跳姿态以及较高的能量利用效率,可通过太阳能供电、单一微小电机驱动实现间歇式跳跃运动. 展开更多

关键词 行星探测 行星机器人 腿型机器人 跳跃机器人 弹跳机器人

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星球车地面低重力模拟系统设计 被引量：10

4

作者 刘振 高海波 邓宗全 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期750-756,共7页

设计了大跟踪范围的星球车重力补偿系统.星球车重力补偿系统主要包含拉力系统和位置系统:拉力系统产生恒定吊索补偿力;位置系统搭载拉力系统并跟踪星球车水平面投影,保持吊索垂直.为提高拉力系统快速性并避免激发位置系统纵振,提出粗精... 设计了大跟踪范围的星球车重力补偿系统.星球车重力补偿系统主要包含拉力系统和位置系统:拉力系统产生恒定吊索补偿力;位置系统搭载拉力系统并跟踪星球车水平面投影,保持吊索垂直.为提高拉力系统快速性并避免激发位置系统纵振,提出粗精控制结合、开环闭环结合的拉力系统方案:使用同轴、相对布置的大、小电机驱动卷筒收放吊索;使用被动的恒力机构张紧吊索.工作时,大电机输入主要拉力,抑制低频拉力干扰;小电机精确调整拉力,抑制中频干扰;在电机响应滞后时,恒力机构使用其开环特性响应高频干扰.为在大范围内准确跟踪星球车,提出双层位置伺服的位置系统方案:使用天车系统搭载2维跟踪平台;天车系统运动范围大、精度低、快速性差,使用其进行大范围初步跟踪,达到粗调的目的;跟踪平台运动范围小、精度高、快速性好,使用其进行小范围精确跟踪,达到精调的功能.补偿系统覆盖面积30m×30m.实践证明,按照以上方法构造的重力补偿系统的位置跟踪误差小于0.01m;普通情况下,拉力补偿误差小于±0.5%;阶跃干扰出现时,拉力补偿误差小于1.5%. 展开更多

关键词 星球车 低重力模拟 重力补偿

原文传递

星球车技术发展综述 被引量：11

5

作者 贾阳 孙泽洲 +4 位作者 郑旸 李海飞 陶灼 张天翼 田鹤 《深空探测学报（中英文）》 2020年第5期419-427,共9页

在深空探测任务中,巡视探测是一种重要的探测形式。作为一种能够在固态星球表面移动,完成探测、采样、运载等任务的航天器,星球车具有扩大星球表面精细探测范围、克服着陆精度影响、降低航天员工作负荷等多种作用。对月球车、火星车等... 在深空探测任务中,巡视探测是一种重要的探测形式。作为一种能够在固态星球表面移动,完成探测、采样、运载等任务的航天器,星球车具有扩大星球表面精细探测范围、克服着陆精度影响、降低航天员工作负荷等多种作用。对月球车、火星车等星球车的技术发展进行回顾,重点介绍了中国星球车移动技术、导航与控制技术、自主与智能技术、热控制技术、地面试验验证技术、遥操作技术等发展的情况,并对星球车技术发展趋势进行了分析。 展开更多

关键词 星球车 移动 导航控制 智能 地面试验

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基于深度强化学习的行星车路径规划方法研究 被引量：9

6

作者 周思雨 白成超 《无人系统技术》 2019年第4期38-45,共8页

在传统的路径规划方法中,行星车的所有行为都是地面人员事先定义好的。但行星车的作业环境不是完全已知的,这就需要行星车具备一定的对环境变化自适应和自学习能力。为了进一步实现行星车的自主决策,并解决传统人为规划框架中过于依赖... 在传统的路径规划方法中,行星车的所有行为都是地面人员事先定义好的。但行星车的作业环境不是完全已知的,这就需要行星车具备一定的对环境变化自适应和自学习能力。为了进一步实现行星车的自主决策,并解决传统人为规划框架中过于依赖地图信息的问题,基于深度强化学习理论提出了端到端的路径规划方法,直接从传感器信息映射出动作指令再发布给行星车。首先使用CNN和LSTM处理雷达和相机的信息,通过比较DQ、Double DQN、Dueling DQN和PER算法的优点,采用D3QN PER算法,训练行星车自动路径规划,最后在静态障碍环境中进行了仿真验证实验,试验表明D3QN PER算法对火星车在不同环境均具有适应性。 展开更多

关键词 行星车 深度强化学习 深度Q学习 路径规划

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摇臂-转向架式行星探测车移动系统的准静态分析 被引量：1

7

作者 邓宗全 胡明 +1 位作者 王少纯 高海波 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期217-221,共5页

行星探测车移动系统是探测车整体系统的关键部分之一 ,摇臂—转向架式移动系统是一种对地形具有自适应能力、机动性较强的系统 .本文在研究摇臂—转向架式移动系统机械结构的基础上 ,对其进行了准静态分析 。

关键词 摇臂-转向架式行星探测车移动系统 准静态分析 行星探测器 机器人

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一种行星车视觉导航系统的立体校正算法 被引量：7

8

作者 王怀超 张学全 李海丰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期159-165,共7页

针对行星车软着陆过程中,视觉导航系统参数变化后星面再标定难度大的问题,在传统立体校正算法基础上提出了一种适用于行星车视觉导航的弱标定立体校正算法。算法利用地面标定结果和对应匹配点进行优化计算,约束校正矩阵形式,保证了校正... 针对行星车软着陆过程中,视觉导航系统参数变化后星面再标定难度大的问题,在传统立体校正算法基础上提出了一种适用于行星车视觉导航的弱标定立体校正算法。算法利用地面标定结果和对应匹配点进行优化计算,约束校正矩阵形式,保证了校正结果为以光心为投影点的单应变换,并进一步简化参数,降低计算复杂度。在理论上证明了算法的正确性,实验验证了算法的有效性。实验结果表明,算法校正结果与已知相机内、外参数的欧几里德校正方法性能相当,校正误差和校正畸变均较小,满足行星车视觉导航系统要求。 展开更多

关键词 行星车 视觉导航 立体校正 基础矩阵 极线几何

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星球漫游车超广角实时立体视觉系统 被引量：3

9

作者 贾云得 吕宏静 +1 位作者 徐一华 徐岸 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期986-990,共5页

给出了一种用于星球漫游车障碍检测和定位的超大视场立体视觉系统的实现方法．该系统采用具有超广角镜头(对角视场角约160度)的双目或三目摄像机获取场景立体图像对，利用摄像机标定参数对大变形图像进行修正等预处理，然后在外极线、... 给出了一种用于星球漫游车障碍检测和定位的超大视场立体视觉系统的实现方法．该系统采用具有超广角镜头(对角视场角约160度)的双目或三目摄像机获取场景立体图像对，利用摄像机标定参数对大变形图像进行修正等预处理，然后在外极线、连续性等约束条件下，基于查找表和 Intel MMX 指令集，使用 SAD 算法快速进行对应点匹配计算．实验表明，该系统在图像分辨率为320×120像素、视差为64级时，利用普通工控机恢复稠密深度图的速度为10帧/秒，并能使机器人以1米/秒的速度行走． 展开更多

关键词 立体视觉 视觉导航 超广角摄像机 星球漫游车

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复合材料深空探测车车轮的设计 被引量：5

10

作者 李雯 高峰 孙鹏 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期502-505,共4页

运用地面力学与高等土力学的相关知识,对给定土壤参数的刚性轮-土壤的相互作用做了定性分析,获得了探测车行驶阻力与其所受的垂直载荷的相互关系。根据分析结果,提出了利用低密度的夹层复合材料制造探测车车轮的设计思想。

关键词 车辆工程 深空探测车 地面力学 夹层材料 车轮设计

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行星探测车车轮牵引特性试验台设计 被引量：6

11

作者 孙鹏 高峰 +1 位作者 孙刚 赵斌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期505-508,共4页

基于行星探测车行走机构的特点和地面验证试验的要求，研制了行星探测车车轮牵引特性试验台，介绍了试验台的机械结构及测控系统。试验台针对的车轮直径范围为20～40cm，可施加垂直载荷0-300N，可测量挂钩牵引力0-300N，台车最大线速度... 基于行星探测车行走机构的特点和地面验证试验的要求，研制了行星探测车车轮牵引特性试验台，介绍了试验台的机械结构及测控系统。试验台针对的车轮直径范围为20～40cm，可施加垂直载荷0-300N，可测量挂钩牵引力0-300N，台车最大线速度为43mm／s，车轮最高转速为9．9r／min。试验台装备了六分力传感器、垂直电位计、旋转编码器等传感器，保证了试验参数测量的准确性。试验结果表明，该试验台具有较高的测量精度，可以用于轮土交互作用试验研究。 展开更多

关键词 试验台 行星探测车 车轮 牵引特性

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一种新型轮爪式车轮设计与性能仿真 被引量：5

12

作者 岳荣刚 王少萍 +1 位作者 焦宗夏 康荣杰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1408-1411,共4页

针对当前行星探测车车轮的缺点和不足,结合行星表面的复杂环境,设计了一种新型轮爪式行星探测车车轮,其主要创新点在于车轮的轮爪.对新型车轮进行了受力分析,推导出车轮平稳运动的条件,为设计者提供了一定的理论依据.用Pro/ENGINEER软... 针对当前行星探测车车轮的缺点和不足,结合行星表面的复杂环境,设计了一种新型轮爪式行星探测车车轮,其主要创新点在于车轮的轮爪.对新型车轮进行了受力分析,推导出车轮平稳运动的条件,为设计者提供了一定的理论依据.用Pro/ENGINEER软件建立了探测车的三维模型,并用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)软件对行星车进行了运动学和动力学仿真.仿真结果表明新型车轮具有较强的越障能力,可以翻越高度超过车轮半径1.4倍的台阶,也可以跨越宽度超过车轮直径的壕沟,能够适应各种地形环境,基本克服了当前行星探测车车轮存在的缺点和不足. 展开更多

关键词 行星车 越障 车轮 仿真

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基于相似理论的星球车牵引通过性模型 被引量：6

13

作者 黄晗 李建桥 +2 位作者 党兆龙 吴宝广 邹猛 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1974-1982,共9页

深空探测车辆在星球表面巡视过程中,应避免过度沉陷,保障其可靠的通过性能具有重要意义。月球和火星表面重力加速度分别约为地球表面重力加速度的1/6和2/5,地面实现低重力环境的模拟具有一定局限性,因此基于相似理论进行轮壤相互作用系... 深空探测车辆在星球表面巡视过程中,应避免过度沉陷,保障其可靠的通过性能具有重要意义。月球和火星表面重力加速度分别约为地球表面重力加速度的1/6和2/5,地面实现低重力环境的模拟具有一定局限性,因此基于相似理论进行轮壤相互作用系统的量纲分析,研制二分之一缩比模型车;开展缩比模型车轮壤试验,重点研究滑转条件下车轮沉陷行为和牵引特性;基于地面力学理论,结合轮壤接触应力分布的线性化方法,建立与沉陷和滑转率相关联的星球车挂钩牵引力预测模型。通过土槽试验数据对模型进行验证,结果表明该模型具有较高的准确性。能够为星球车通过性评估提供一定的理论技术基础。 展开更多

关键词 星球车 相似理论 计算模型 沉陷量 模拟月壤 深空探测

原文传递

星球巡视器任务规划技术发展综述 被引量：5

14

作者 王琼 于登云 贾阳 《航天器工程》 2014年第5期82-91,共10页

首先阐述了星球巡视器任务规划的定义、内容和特点,并分别从任务规划算法、全局路径规划算法、局部路径规划算法三个层面对国内外星球巡视器任务规划技术的研究现状进行了分析和评述。在任务规划层面,当前研究主要集中在基于资源调度的... 首先阐述了星球巡视器任务规划的定义、内容和特点,并分别从任务规划算法、全局路径规划算法、局部路径规划算法三个层面对国内外星球巡视器任务规划技术的研究现状进行了分析和评述。在任务规划层面,当前研究主要集中在基于资源调度的方法和基于路径的方法;在全局路径规划层面,介绍了路径图法、单元分解法等几何模型构建算法以及A*类算法等图搜索算法;在局部路径规划层面,介绍了人工势场法、Bug类算法、启发式动态重规划算法、基于地形评估的算法等几类常用算法。最后,对星球巡视器任务规划技术的未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 星球巡视器 移动机器人 任务规划 路径规划

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基于单目视觉的松软地面星球车车轮滑转率估计 被引量：5

15

作者 吕凤天 高海波 +3 位作者 李楠 丁亮 邓宗全 刘光军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期77-85,共9页

车轮滑转率的估计对星球车的移动控制具有重要的意义,可以帮助星球车进行定位导航,预防沉陷。通过分析两相邻时刻车轮-地面图像,建立车轮滑转率估计模型,提出一种只利用视觉手段估计车轮滑转率的方法。提取车轮-地面图像中高亮度车辙弱... 车轮滑转率的估计对星球车的移动控制具有重要的意义,可以帮助星球车进行定位导航,预防沉陷。通过分析两相邻时刻车轮-地面图像,建立车轮滑转率估计模型,提出一种只利用视觉手段估计车轮滑转率的方法。提取车轮-地面图像中高亮度车辙弱边界,利用两相邻时刻获取的车轮-地面图像中的车辙边界,估计车轮前进位移及线速度。提出车轮-地面图像中车轮标记点的提取方法,利用两相邻时刻获取的车轮-地面图像中的车轮标记点,估计车轮旋转角度和角速度。给出另一种利用编码器和车轮-地面图像估计滑转率的方法,对两种方法进行试验测试,试验结果说明两种方法是有效的,滑转率估计误差均低于9%。滑转率估计方法不仅可以帮助星球车在利用车轮-地面图像检测沉陷量的同时,而且能实现对车轮滑转率的估计,能提高从车轮-地面图像中获取的车轮状态信息数量。 展开更多

关键词 滑转率检测 视觉检测 星球车 图像弱边界提取

原文传递

未来行星表面漫游车自主导航技术研究 被引量：4

16

作者 李志平 顾朋 +1 位作者 孙帅 陈建新 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2021年第5期58-67,共10页

随着深空探测的距离越来越远,测控资源及能源的约束使得目前的行星表面漫游车采用遥操作加部分自主移动的在轨任务操作方式,越来越不适应未来科学探测的需求,而未来的深空探测任务对漫游车控制系统提出了更快、更轻、更智能的要求.对目... 随着深空探测的距离越来越远,测控资源及能源的约束使得目前的行星表面漫游车采用遥操作加部分自主移动的在轨任务操作方式,越来越不适应未来科学探测的需求,而未来的深空探测任务对漫游车控制系统提出了更快、更轻、更智能的要求.对目前月球与火星表面漫游车自主导航控制系统的结构、能力进行了对比分析,给出了目前控制系统自主能力的约束条件,提出了未来行星表面漫游车的自主导航控制系统的体系结构及设计期望,并对未来行星表面漫游车自主等级进行了初步划分,为我国未来行星表面漫游车自主导航控制系统的研究提供技术支撑与发展规划指导. 展开更多

关键词 行星表面漫游车 自主导航 控制系统

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一种面向被动悬架星球车的轮速协调控制方法

17

作者 孙嘉泽 闻勍鹏 何俊 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期97-103,共7页

被动悬架星球车机构形式简单、可靠性好,是地外星表探测的重要装备,但同时也因被动关节的引入而导致车轮间产生推动和拖曳,引起车轮磨损并削弱了星球车的驱动能力。提出一种基于接触角估计的轮速协调控制方法,首先建立星球车的运动学模... 被动悬架星球车机构形式简单、可靠性好,是地外星表探测的重要装备,但同时也因被动关节的引入而导致车轮间产生推动和拖曳,引起车轮磨损并削弱了星球车的驱动能力。提出一种基于接触角估计的轮速协调控制方法,首先建立星球车的运动学模型与轮心速度映射模型,并利用轮心速度在线实时估计轮地接触角;进而,进行星球车直线与转向运动规划,结合轮地接触角和悬架位姿信息建立车轮速度约束方程,实现多轮轮速的确定求解。最后在MATLAB与COPPELIASIM中搭建了联合仿真模型进行仿真验证,搭建样机与实验场地进行实验验证,结果表明该方法可准确估计轮地接触角,估计最大误差约为9.2%;并降低行驶中车轮的滑转率,车轮通过障碍物时整车滑转率最大降低6%,提升了星球车行驶能力。 展开更多

关键词 被动悬架 星球车 接触角 轮速协调

原文传递

星表探索漫游器地形通过风险的快速感知方法

18

作者 谢宗武 姬一明 +1 位作者 刘阳 马博宇 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第5期659-665,共7页

星表漫游器是一类在地外行星表面执行探索、取样等任务的移动机器人,漫游器的高自主性、高可靠性依赖于其对自身周围地形环境的准确感知。针对漫游器自主导航对感知系统的要求,提出一种针对星表地形环境进行快速通过风险感知的方法。基... 星表漫游器是一类在地外行星表面执行探索、取样等任务的移动机器人,漫游器的高自主性、高可靠性依赖于其对自身周围地形环境的准确感知。针对漫游器自主导航对感知系统的要求,提出一种针对星表地形环境进行快速通过风险感知的方法。基于开源的星表地貌仿真系统生成逼真的虚拟数据集,同时考虑漫游器自身物理和运动学参数对地形通过风险的影响。实验结果表明:所提方法将单帧RGB图片的风险感知计算时间降低至0.1 s,相对于根据深度数据计算真实的通过风险,提出方法虽然略微损失了计算精度,但却带来计算速度的显著提升。基于神经网络的架构也赋予该方法处理跨尺度图像输入的能力,对不同分辨率的RGB图片输入都能保持较高的计算速度。 展开更多

关键词 通过性分析 星表探索 地形重建 深度学习

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可翻转星球探测车的原型设计 被引量：3

19

作者 曹杰 彭时林 +3 位作者 史金飞 王士琴 彭竹云 胡彬 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期642-646,共5页

给出了一种四面都可着地行驶、不怕翻转的星球探测车原型设计方案,着重解决了探测车翻转后失效的问题.在该方案中,采用了特殊的45度轮架机构,用八轮实现了每个侧面都有四轮着地行驶;研制了新型姿态传感器,实现了探测车的姿态判断;设计... 给出了一种四面都可着地行驶、不怕翻转的星球探测车原型设计方案,着重解决了探测车翻转后失效的问题.在该方案中,采用了特殊的45度轮架机构,用八轮实现了每个侧面都有四轮着地行驶;研制了新型姿态传感器,实现了探测车的姿态判断;设计了太阳能储能供电装置,能保持太阳能板始终在车的上方,从而为探测车有效提供能源.实验显示这种探测车达到了预期的功能,在星球探测、人员搜救、军事侦察等领域有一定的研究应用价值. 展开更多

关键词 探测车 可翻转 45度轮架机构 姿态传感器

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星球车导航与动力学联合仿真平台设计研究 被引量：3

20

作者 张博文 黄铁球 +1 位作者 邢琰 滕宝毅 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1184-1190,共7页

针对火星及其他星球探测复杂通过性任务使导航控制系统设计面临的困境,提出星球车导航与动力学联合仿真平台的总体设计思路。基于修正的Bekker理论模型,以MSC.ADAMS软件为基础,通过子程序二次开发,建立含松软土壤环境下轮壤接触星球车... 针对火星及其他星球探测复杂通过性任务使导航控制系统设计面临的困境,提出星球车导航与动力学联合仿真平台的总体设计思路。基于修正的Bekker理论模型,以MSC.ADAMS软件为基础,通过子程序二次开发,建立含松软土壤环境下轮壤接触星球车动力学模型;采用C++建立交互式并行仿真系统,协同调用动力学模型与导航控制模型并行解算形成联合仿真的闭环系统,实现导航控制系统与动力学模型的无缝链接和并行高效解算。选取合适土壤特性参数,给定导航指令,对星球车特殊工况,如车体抬升、抬轮、蠕动进行仿真,结果表明,平台能够真实实现星球车导航与动力学的联合仿真,为星球车导航控制系统的设计奠定基础。 展开更多

关键词 星球车 联合仿真 轮壤动力学 多体动力学

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