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地面力学在火星壤力学参数估计研究中的进展与展望 被引量:12
1
作者 薛龙 党兆龙 +2 位作者 陈百超 李建桥 邹猛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期136-146,共11页
掌握火星土壤的力学参数是保障火星车顺利完成巡视探测的关键。通过对已成功开展的火星巡视探测任务进行汇总,探讨了复杂火星地貌对火星车移动性能的影响,分析了基于地面力学理论的火星土壤力学参数估计方法,包括:基于车轮的火星壤在轨... 掌握火星土壤的力学参数是保障火星车顺利完成巡视探测的关键。通过对已成功开展的火星巡视探测任务进行汇总,探讨了复杂火星地貌对火星车移动性能的影响,分析了基于地面力学理论的火星土壤力学参数估计方法,包括:基于车轮的火星壤在轨力学参数估计方法和基于轮壤力学模型的力学参数辨识方法。最后,对未来关于地面力学在星壤力学参数评估进行了探讨。 展开更多
关键词 地面力学 巡视探测器 参数辨识 滑转率 挂钩牵引力
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星球车自主路径规划方法
2
作者 张浩杰 姜峰 +2 位作者 刘传凯 张作宇 李擎 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期2063-2075,共13页
自主路径规划是星球车执行地外星球探测任务的一项核心技术,有助于星球车安全、高效地运动到任务点.然而,由于地外星球环境的特殊性、星球车与地面控制站之间的通信时延和通信带宽限制,星球车的自主路径规划与地面移动机器人的相应技术... 自主路径规划是星球车执行地外星球探测任务的一项核心技术,有助于星球车安全、高效地运动到任务点.然而,由于地外星球环境的特殊性、星球车与地面控制站之间的通信时延和通信带宽限制,星球车的自主路径规划与地面移动机器人的相应技术相比面临更大的挑战性,比如光照有限、地形未知且难以预测、环境特征单一和轮地交互难以精确建模等.因此,在存在不完全的环境信息和不确定的位置信息的情况下,如何为星球车生成一条安全、高效、合理的可通行路径是当前的研究热点.从研究进展和工程应用两个角度分析梳理星球车感知地图构建和自主路径规划等关键技术的进展.首先,总结了基于双目视觉的感知地图构建方法的研究进展,这种方法根据双目视觉信息获取视差图,从而构建星球表面数字高程地图模型.在获取视差图时通常采用立体匹配算法,对基于区域的匹配算法和基于特征的匹配算法两类主流方法进行了分析.其次,将现有的星球车自主路径规划方法总结为基于代价评估的路径规划方法与基于机器学习的路径规划方法两类,重点概括总结了基于备选弧的自主路径规划方法原理及其在已发射星球车路径规划中的迭代应用情况.分类分析了基于A*启发式搜寻算法、快速随机探索树算法和快速行进法的自主路径规划方法在星球车上的应用前景.将机器学习在星球车自主路径规划中的应用分为端到端路径规划方法与基于机器学习的辅助路径规划方法两类进行总结梳理.最后,基于对星球车自主路径规划的关键技术分析,从增强星球车感知能力、改进备选弧、减小星球车滑移、结合多种路径规划方法以及加强机器学习的应用五个方面对未来星球车自主路径规划方法的研究方向进行了探讨和展望. 展开更多
关键词 地外星球探测 星球车 自主路径规划 双目视觉 感知地图 机器学习
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基于CAN总线行星探测车试验台测控系统的研究
3
作者 尹建珍 高峰 邓高见 《机电产品开发与创新》 2008年第6期136-138,共3页
介绍了行星探测车试验台测控系统的软硬件结构、特点及功能、实验室现有的行星探测车实验台的机械结构,并对测控系统的功能模块组成,各模块的工作原理,硬、软件设计及它们的实现方法进行了探讨和论述。详细分析了利用VC#(VisualC#)语言... 介绍了行星探测车试验台测控系统的软硬件结构、特点及功能、实验室现有的行星探测车实验台的机械结构,并对测控系统的功能模块组成,各模块的工作原理,硬、软件设计及它们的实现方法进行了探讨和论述。详细分析了利用VC#(VisualC#)语言实现了相应程序的编制和人机界面的制作以及SQL数据库的基本结构。实验证明该系统有很好的控制性能,精确度高、可靠易操作。 展开更多
关键词 行星探测车 试验台 测控系统 CAN总线 机械结构
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深空探测车可变直径车轮牵引通过性分析 被引量:17
4
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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星面探测仿生间歇式跳跃机器人设计及实现 被引量:11
5
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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星球车技术发展综述 被引量:11
6
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
7
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
8
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
9
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
10
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
11
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
12
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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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
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一种新型轮爪式车轮设计与性能仿真 被引量:5
14
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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星球巡视器任务规划技术发展综述 被引量:5
15
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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可翻转星球探测车的原型设计 被引量:3
16
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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用于行星探测车定位的视觉测程新方法 被引量:3
17
作者 邸凯昌 万文辉 刘召芹 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期46-61,共16页
用于行星探测车的视觉测程方法已经被广泛研究,但传统的视觉测程方法仅根据相邻的两帧影像进行运动估计,忽略了连续多帧影像间更强的几何约束。本文提出一种新的视觉测程方法,在连续多帧影像间进行特征追踪构成影像网,并用光束法平差进... 用于行星探测车的视觉测程方法已经被广泛研究,但传统的视觉测程方法仅根据相邻的两帧影像进行运动估计,忽略了连续多帧影像间更强的几何约束。本文提出一种新的视觉测程方法,在连续多帧影像间进行特征追踪构成影像网,并用光束法平差进行运动估计。在特征追踪过程中,根据不同立体影像中欧氏距离的一致性剔除离群值,并自适应地选择几何关键帧。用蒙特卡罗方法分析了不同几何配置下视觉测程的精度。野外实验结果表明本文提出的新方法能有效提高探测车定位精度。 展开更多
关键词 行星探测车 视觉测程 光束法平差 特征追踪 几何关键帧
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Design and Trafficability Study of Flexible Wheel for Planetary Exploration Rover 被引量:1
18
作者 李雯 高峰 徐国艳 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2007年第3期279-283,共5页
To reduce sending costs, a flexible wheel configuration is proposed. The wheel is made of titanium alloy (Ti-6Al-4V) in consideration of the planetary environment factors (i. e. strong radiation, big temperature di... To reduce sending costs, a flexible wheel configuration is proposed. The wheel is made of titanium alloy (Ti-6Al-4V) in consideration of the planetary environment factors (i. e. strong radiation, big temperature differences, high vacuum), and mass constraint of launch vehicle. The advantages of the proposed wheel involves the potential for: ① small sending volume and mass, ② large deployed area and volume to reduce wheel loading, ③ a damping effect to smooth motion on rough terrain. To study the trafficability and tractive performance of the wheel concept, the drawbar pull and driven torque were calculated based on simplified model of terramechanics formulations. The results show that the wheel possesses sufficient drawbar pull to negotiate all types of soil stratums listed in this contribution. 展开更多
关键词 planetary rover flexible wheel wheel-soil interaction TRAFFICABILITY
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一种用于星球探测机器人的计算系统体系结构 被引量:1
19
作者 蔡京平 贾云得 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2006年第6期1102-1107,共6页
计算系统是星球探测机器人的重要组成部分,它不仅决定了机器人完成任务的能力、对环境事件的反应能力,而且还决定了机器人的生存能力.本文从计算系统的控制模型、容错模型和可靠性等多个方面,综合地讨论了用于星球探测机器人的计算系统... 计算系统是星球探测机器人的重要组成部分,它不仅决定了机器人完成任务的能力、对环境事件的反应能力,而且还决定了机器人的生存能力.本文从计算系统的控制模型、容错模型和可靠性等多个方面,综合地讨论了用于星球探测机器人的计算系统硬件架构、软件架构和通信架构,提出了一种高可靠的分布式计算系统架构,为星球探测机器人计算系统的设计提供依据. 展开更多
关键词 星球探测机器人 计算机体系结构 容错 分布式计算系统
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探测车折叠可展悬架构型方案的综合评价方法 被引量:1
20
作者 陶建国 杨飞 +1 位作者 邓宗全 高海波 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第9期73-75,共3页
探测车悬架折叠点的设置和折叠关节的类型组合方式不同,可以综合出多种折叠展开构型方案。为了综合评价各方案的优劣,运用模糊评价的理论和方法建立综合评价模型,给出了评价准则模糊权重集和方案模糊评价权矩阵的确定方法,通过模型计算... 探测车悬架折叠点的设置和折叠关节的类型组合方式不同,可以综合出多种折叠展开构型方案。为了综合评价各方案的优劣,运用模糊评价的理论和方法建立综合评价模型,给出了评价准则模糊权重集和方案模糊评价权矩阵的确定方法,通过模型计算可以确定方案集中的最佳方案。最后,以六轮探测车四杆摇臂转向架(FLRB型悬架)为对象进行了实例验证。 展开更多
关键词 行星探测车 折叠可展悬架 构型方案 综合评价
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