基于协调运动控制的摇臂式探测车路径多属性决策

为保证探测车行驶路径节能、快速、安全,在协调运动控制的基础上,对多条待选路径进行多属性决策。根据六轮摇臂式探测车的准静力学模型和基于速度投影定理的运动学模型计算协调运动控制的目标转矩和目标转速。根据摇臂式移动系统的被动变形适应性计算探测车处于任意地形时摇臂的摆角,建立了地形参数与协调运动控制参数之间的关系。在此基础上,计算各条待选路径对通过路径所需能量、通过路径所需时间、路径地形起伏状况和路径长度等属性的属性值。利用TOPSIS法进行多属性决策,从中选择最优路径。数值仿真结果表明,多属性决策系统所选择的最优路径,兼顾节能、快速、安全等因素,避免了单属性决策的片面性。     

月壤钻探采样装置中的钻杆结构参数优化设计及模拟试验

对月球次表层钻取采样外螺旋钻杆的输土阻力进行理论分析。基于散体力学中连续介质假设,建立钻杆回转输土阻力矩模型。利用该模型分析钻杆直径、螺旋升角等结构参数与输土阻力矩变化的关系,给出参数选择范围。以钻杆输土所消耗的功率为目标,以钻杆结构参数为变量,对钻杆结构参数进行优化设计,使优化后的钻杆平均输土功率降低了30.5%。对结构优化后的钻杆输土阻力进行测试试验,验证了钻杆输土阻力矩随深度增加而变大的趋势。研究成果能为月球次表层采样钻杆设计提供理论依据。     

空心外螺旋钻杆与月壤相互作用力学模型研究

空心外螺旋钻杆在月面钻取深层月壤样品任务中有非常广泛的应用,研究它与月壤间的相互作用特性,并建立力学模型,对月面钻取采样机构的研制和操作具有重要意义.基于“光杆模型”,建立了空心外螺旋钻杆与月壤相互作用的等效力学模型,该模型能够将空心外螺旋钻杆与月壤间的相互作用统一等效至空心外螺旋钻杆外包络面上进行分析.通过对“光杆模...     

摇臂式探测车在崎岖地形中行进的运动规划及仿真

针对月球表面的崎岖地形环境,利用多体动力学的矢量分析法,建立摇臂式探测车在崎岖地形中行进过程的运动学模型.根据滑移损失产生原因,对驱动轮转速进行规划,推导出各轮协调运动的目标转速.利用仿真软件ADAMS及其运动函数对运动控制过程进行仿真,通过对比分析验证按照目标转速对驱动轮进行运动控制的有效性.     

基于离散元的模拟月岩切削负载特性数值模拟及试验验证

钻取采样是人类获取月球岩石类样品的重要手段,钻进负载的稳定性是确保月岩采样任务成功的关键因素。由于岩石属性直接决定其可钻性等级,并影响钻进负载,有必要在地面环境中,分析岩石本构模型与钻进负载之间的关系,构建不同可钻性等级的岩石样本模型,开展模拟钻进试验,获知不同钻进参数下岩石采样的钻进载荷变化情况。据此,将地面条件下大理岩样本选作模拟月岩切削特性的研究对象,基于二维颗粒流程序(Particle flow code 2 dimensions,PFC2D),建立小切削深度下仿真分析模型。利用Plackett-Burman试验(PB试验)和中心组合设计(Central composite design,CCD)方法,确定影响岩石切削特性的微观参数,开展不同切削深度下的模拟月岩切削负载试验验证。经仿真分析与试验验证能得到与岩石切削特性相对应的离散元模型,试验结果表明该仿真模型在较小切削深度条件下的切削负载变化规律与实际情况一致。通过研究获得了一种建立模拟月岩离散元切削模型的建模方法,为后续分析钻头/切削刃构型参数对钻进/切削负载的影响提供了研究条件。     

翻滚式探测机器人设计及运动仿真

针对探测机器人对未知环境探测时易发生倾覆而丧失运动能力的情况,结合探测机器人运行过程中车载仪器需维持一定的姿态角的功能要求,提出了一种翻滚式探测机器人结构.该机器人由八个驱动轮、两个侧向支撑架以及平衡架组成:八个驱动轮保证机器人发生倾覆后仍有四个驱动轮与地面接触,从而不丧失运动能力;侧向支撑架可使机器人发生侧倾后与地面保持较大的倾角,待稳定后借助驱动力恢复至正常姿态,从而恢复运动能力;平衡架可保证车载仪器的横滚角和俯仰角在探测机器人发生倾覆和侧倾时基本不变.针对探测机器人的上述功能,运用ADAMS进行运动仿真,以验证各部件功能的可实现性.仿真结果表明,翻滚式机器人各部件实现了设计功能.     

Calculation on the pitch angle of rocker of a rocker lunar rover in uneven terrain and path planning

For the concerted motion of rocker lunar rover, the pitch angle of rocker of a rocker lunar rover in uneven terrain must be calculated. According to the character of passive shape-shifting adaptive suspension of rocker lunar rover, the model of rocker lunar rover and the model of terrain were both simplified. The pitch angle of rocker was calculated using forward solving, reverse solving and the method of offsetting the curve of terrain re- spectively. Because of the banishment of the nonlinearity of equation sets of calculation by reverse solving, the calculation of the pitch angle based on reverse solving was programmed by means of MATLAB. Simulations were carried out by means of ADAMS. The result verified the validity of the calculation based on reverse solving. It provides the theoretical foundation for motion planning and path planning of rocker lunar rover. As applications of the calculation of pitch angle of rocker, the multi-attribute decision making of path based on the concerted motion planning and the predictive control on lunar rover based on the Markov prediction model were introduced.     

铝合金薄壁管旋压封口工艺

铝合金薄壁管可以作为刚性取样管,应用在航空、航天和地质探测等研究领域。为保证样品的科学研究价值,需要对铝合金薄壁管两端封口以隔绝与外界的环境。文章采用旋压工艺对装满样品的铝合金薄壁管两端封口成形工艺进行实验研究。结果表明,通过控制旋压封口工艺的主要技术参数,可以使铝合金薄壁管获得良好的两端封口效果。研究获得了旋压力与旋轮进给率、旋压力与旋轮形状、壁厚减薄率与旋轮进给率的关系。