基于DR/CNS的月球车位置估计方法

月球车自主导航系统是完成月球探测任务的基础和关键,文中针对月球车导航的特殊要求设计了一种基于CNS/DR组合的月球车自主导航方法;首先依据月球车运动模型建立了系统状态方程,然后利用太阳敏感器测量的太阳高度角、航位推算系统输出的航向角速率和单位时间间隔内月球车行进距离作为量测信息建立了导航系统观测方程,再用扩展卡尔曼滤波(EKF)对导航信息进行最优估计;最后,对基于CNS/DR组合的月球车自主导航方法在计算机上进行了仿真分析;通过仿真结果可以说明文中提出的方法能获得较好的位置和航向估计精度,证明了该方法的正确性,是解决月球车自主导航问题一种有效的方法.     

月球车车载机械臂的研究进展及关键技术探讨

本文概述国内外用于深空探测的车载机械臂的进展情况,分析月球车车载机械臂的工作环境及设计时的约束条件,结合具体研究工作,提出月球车车载机械臂的关键技术。     

局部相对位姿空间内轮式月球车的避障策略学习

提出了一种轮式月球车的避障学习方法。首先列出了BH2月球车的动力学方程,并将避障行为解释为沿子目标点行走的过程。然后在月球车视觉局部范围内进行避障策略学习,选择车体、子目标点和障碍之间的相对位置矢量为学习过程的状态量,使策略学习对环境变化有鲁棒性;选择车轮的转向力矩为控制输入,降低了学习复杂度。实验证明此方法对环境变化有很好的适应能力。     

基于摇杆--转向架的月球车运动学分析与仿真

为使月球车在崎岖地形中安全到达目的地、完成探测任务,月球车不仅具有产生牵引、越过地形、载重的能力,而且还应具有稳定的车体,以利于传感器和机械手稳定平滑地工作.本文提出的基于摇杆-转向架的月球车的体系结构,提供了一种通过弹簧和滑块控制来调整车体重心以保证月球车在崎岖地形中移动时能够增强其运动稳定性.首先研究月球车运动三维模型,并在此基础上推导出月球车运动学方程,导出了月球车车体速度与车轮转速之间的雅可比矩阵;其次利用最小二乘法对车体位置和方向进行了估算;最后使用计算机仿真来证明月球车运动学方程的可行性.仿真结果表明HIT-1型月球车在崎岖地形中移动时具有动态调整其运动构型的能力,可较好地增强车体的安全性和稳定性.     

一种自适应的月球车驱动控制算法

月球车的驱动控制是控制月球车按照期望速度运动的控制器。为使月球车快速稳定地达到期望速度,要求控制算法具有很强的鲁棒性,并且使系统的响应速度尽可能的快。论文提出一种方法:通过单神经元自适应算法求出控制月球车的合力和合力矩,再利用拉格朗日算法求得每个执行器的控制量。仿真实验表明此算法有很好的鲁棒性和自适应性,为月球车的控制应用提供了理论依据。     

红外热成像电缆竖井超早期火灾探测设备故障检测系统

超早期火灾探测设备实时监测着电缆竖井中线路的状态,以免发生火灾。在此背景下,保证超早期火灾探测设备正常运行具有十分重要的意义。设计一种红外热成像电缆竖井超早期火灾探测设备故障检测系统。借助B/S三层架构设计系统框架结构,包括采集层、通信层以及终端层。硬件部分,以红外热成像仪为采集设备,采集图像并通过无线传输设备发送到工控机,进行进一步运算;软件部分,设计三大模块,包括外热图像采集处理模块、通信传输模块以及故障检测模块。系统实现与测试部分,统计系统检测结果,计算AUC值,与准确性标准等级进行对比,在0.85～0.95之间,说明设计的系统检测准确性很好。     

六圆锥轮式月球车运动控制系统的设计研究

六圆锥轮式月球车是一种混合适应型移动机器人车,具有地形适应能力优越,越障能力强的特点。针对该款月球车,本文提出并设计了一套基于TCP/IP通讯,具有一定自主能力的遥操作运动控制系统。遥操作计算机提供月球车路径规划服务,监控月球车运行。基于实时Linux和PC104总线计算机的车载计算机运动控制系统,解析遥操作运动指令,驱动控制月球车运动。运动控制系统在六圆锥轮式月球车样机上调试,模拟现场运行验证了所设计的运动控制系统是可行的。     

松软月面上月球车动力学建模及运动控制研究

通过分析松软月面上车轮下陷原因,建立了车轮与月面相互作用模型,在此基础上对ADAMS进行二次开发,通过等效转换建立了松软月面上月球车仿真模型。由于月球车行走运动时需要考虑能耗、驱动能力等多方面因素,以速度跟踪和驱动能力为控制目标,设计了基于车轮滑转率的协调控制器,并对不同运动工况进行了动力学仿真及分析,验证了所提方法的有效性,为下一步综合设计月球车运动控制策略提供了依据。     

基于滑移预测的月球车路径规划研究

月球车是探测月球的多功能机器人,搭载人类对月球的探测任务,主要包括月表环境探测、样本数据搜集以及数据分析等任务。月表地形的复杂度加大了路径规划的难度,地形坡度、撞击坑以及各种障碍物的地形因素不同,使月球车路径规划易陷入危险地形、偏离预计目标和侧翻等状况。因此合理的滑移预测能有效减少路径规划的危险性,缩短路径搜索的时间,优化最优路径长度。针对月球车路径规划算法普遍存在易陷入局部最优解、易陷入危险环境、忽略环境建模技术与路径规划算法的相互适用性等问题,提出一种基于虚拟三维月表环境的改进遗传算法。通过设置遗传因子不变,加入地形综合代价函数设置适应度函数。经过仿真实验,验证了该算法的搜索性能,其收敛速度快、稳定性高。     

月球漫游车关键技术初探

参考国外月球探测的现状,对月球车所涉及的关键技术问题进行了深入地分析与探 讨,提出了开发我国月球漫游车系统的具体实施方案．并针对月面的复杂环境,提出了建立 一套智能传感系统的思想,从而为实现漫游车在月面复杂、未知的环境中的自主导航与控制 提供了理论依据．     

变频驱动技术在连续采煤机行走系统中的应用

根据煤矿井下连续采煤机的具体工况,并通过液压传动、直流传动和交流传动3种连续采煤机行走驱动方式的比较,提出了一种连续采煤机行走变频驱动系统的设计方案;分析了变频器几种控制方式及特点,详细介绍了连续采煤机牵引用矢量变频器的选型及系统硬件结构。井下工业性试验结果表明,采用交流变频技术控制连续采煤机行走系统既能满足连续采煤机牵引的要求,又不干扰其它井下用电设备,具有一定的实用性。     

多角度共CCD光谱仪探测系统设计

光谱测量是实现大气要素遥感的主要手段之一，而多角度是提高大气光学遥感产品质量和探测效率的重要途径。针对现有多角度探测系统的局限性，提出一种多角度共CCD光谱仪探测系统设计，即4条光谱共用同一个CCD并且显示到一幅图像中。系统分为硬件和软件两个部分，其中软件部分包括可视化操作界面与后台程序。通过对光谱仪、相机、太阳跟踪转台等硬件设备的实时控制，可以自动化完成多角度的光谱探测。实验结果表明，多角度共CCD光谱自动探测系统操作简便，探测精度高，扩展性和可维护性良好，对于提高大气综合探测水平有重要意义。     

基于阿基米德螺线走法的全区域覆盖路径规划

路径规划是移动机器人实现智能化自主运动的基础,全区域覆盖路径规划是移动机器人路径规划中的一种特殊形式,在生产生活中应用广泛,如智能割草机器人、智能清洁机器人、生命探测机器人等。提出一种以阿基米德螺线为主要行走方式,用直线循环往复的行走方式补充边角区域的路径规划方法。重点研究了覆盖矩形中间区域所用阿基米德螺线行走方式。实验结果表明该方法简单有效,在无障碍的类圆形区域具有较好的适用性。     

标准可加模糊行为系统在避障控制中的应用

为了提高月球车控制系统的可靠性和稳定性,保证其运动规划过程的安全性,并针对月球车运行于非结构化环境中,难以用精确的数学模型描述等特点,将行为控制与模糊控制相结合,提出了月球车运动规划的标准可加模糊行为系统,基于凸和的基本性质,对该系统的有界性、连续性、可导性进行了证明;然后设计了权重系数调整控制器,将趋向目标行为以及避障行为以凸组合的方式进行行为融合,并进行了仿真,仿真结果证明了凸组合方法的有效性以及分析结果的正确性。     

智能穿戴超声波测距可定位导盲腰带研究与设计

采用超声波原理,以STC89C52单片机作为主控核心,设计一款智能穿戴超声波测距可定位导盲腰带。该装置可以给处于行走状态的盲人进行道路障碍的实时探测,障碍物的实时距离信息以语音播报方式实现传送,使盲人获取其周围环境情况,并通过附带GPS定位、GSM通信功能保障盲人出行安全。此腰带设计采用的设备成本较低并易于批量生产,测距误差小,作为盲人出行的辅助工具有较高的实用价值。     

光电探测设备CCD全自动调光系统设计

介绍一种应用于机载光电探测设备方面的CCD全自动调光系统,采用视频信号的幅值作为反馈信号的调光方式,控制CCD电子快门与变密度盘相组合调节的方法实现全自动调光。详细叙述了自动调光系统的工作原理并解析了部分电路,采用了基于模糊自适应PID控制的方法,提高了调光过程中的收敛速度,同时也保证了系统有较小的超调量。该系统具有成像清晰、适应性强、反应迅速、可靠性高等优点,具有广阔的应用前景。     

我国首辆八轮月球车在哈工大问世

哈尔滨工业大学近日推出国内唯一的8轮差动扭杆弹簧式月球车样机，为探月工程提供了具有自主知识产权的“中国造”月球车可选移动系统车型。这个月球车通过了模拟月球地形环境试验，在功能上具备探月工程所需的月球车基本功能和基本组成部分。     

一种总线制火灾图像探测系统的设计与实现

论文提出一种新的总线制火灾图像传输方法,通过自行设计的监控终端板,采用总线方式完成主机与各火灾探测设备的通信和图像传输。此外,系统采用了改进的神经网络算法对探测现场的图像进行分析和处理,以得到更准确的火灾探测结果。系统结构简单,配置灵活,并具有良好的扩展性与升级性。     

北方地区无人值守变电站巡视机器人

本文介绍了一种基于北方地区无人值守变电站巡视机器人系统,该系统可以实现远程监控变电站设备运行状态,及时发现设备的热缺陷,读取设备仪表,并从机械结构、行走控制方式、电池管理系统等多个方面提出更适合于北方地区的机器人改进方式,以及从多个方面着手降低机器人制造成本,希望通过此文使巡视机器人更加适宜处于北方的变电站,同时降低成本的机器人在变电站远程监控的推广进程大大加快。     

基于MEMS惯性器件的行人室内定位系统

基于惯性传感器的行人航位推算系统不需要预先安装任何基础设备,能自主运行、实现实时行人定位。设计的硬件平台将低成本、低功耗、小尺寸的MEMS惯性传感器与GPS接收机相结合。在室内、城市峡谷等GPS信号不稳定的环境,惯性传感器根据前一GPS定点推算行人行走的相对位置。行人所处位置高度由气压计测量,与平面位置相结合实现三维定位。简单而有效的跨步探测及步长估计算法降低对微处理器的计算及存储要求。利用互补滤波器融合加速度计、陀螺仪、数字罗盘数据,降低方位误差、提高定位精度。室内行人行走测试实验表明:定位误差低于总行走距离的3%。验证了系统的准确性和可靠性,满足行人定位要求。