Mars Pathfinder Microrover

When the Mars Pathfinder (MPF) spacecraft lands on Mars, the Microrover Flight Experiment (MFEX) will be deployed and perform its mission to conduct technology experiments verifying the engineering design, to deploy an alpha proton x-ray spectrometer (APXS) to measure elemental properties of rocks and soil, and to image the MPF lander. In accomplishing this mission the MFEX rover must determine a safe path to goal locations traversing over a poorly known Martian surface. The rover does this mission with a capable mobile platform executing on-board autonomous functions of navigation and hazard avoidance. In this paper we describe the rover, its operational environment and the implementation of the on-board autonomous functions.     

GPS动态姿态数据测量与采集系统的设计与实现

文章基于DGPS和GPS／INS完成了动态姿态数据测量与采集系统的设计，在分析了系统软件组成及设计难点的基础上，利用软件开发平台C＋＋Builder 6．0完成了软件设计，实验表明该系统有效满足了工程需要，具有一定实用价值。     

月球车路径规划三维仿真平台设计与实现

研究了开发月球车路径规划三维仿真平台遇到的问题。提出了包括月球车三维建模、障碍物提取、路经规划和三维渲染在内地整套建立月球车路径规划三维仿真平台的方案，并使用它来验证行为控制月球车的虚拟主体避障算法。仿真结果表明，此月球车三维仿真平台解决了月球车三维显示和人机交互问题。     

一个基于结构化特征匹配的月面三维重建方法

基于图像建立三维月面地图对于月球车任务规划、导航控制具有重要意义。本文提出一种基于参数化轮廓结构特征匹配的月面三维重建方法，该方法从月面立体图像中提取特 征物的轮廓特征，通过参数化轮廓特征匹配恢复特征物的三维信息，从而建立三维月面地图。本文以Apollo 15登月计划的着陆区域为例，建立了一个三维月面地图。     

基于单目视觉的星球车车轮沉陷量和滑转率实时检测

松软地形下,星球车车轮会发生滑转和沉陷,实时检测沉陷量和滑转率在星球车仿真、车轮协调控制以及土壤参数辨识等方面具有重要意义。提出基于单目视觉的车轮沉陷量和滑转率的实时检测方法,对车轮感兴趣区域进行边缘检测并将轮壤交界拟合为直线,得出沉陷量;对车轮图像进行霍夫圆检测和标志物角点检测,得出车轮转动像素距离,并使用光流法从地面图像中得出车轮移动像素距离,由车轮转动和移动像素距离计算滑转率。仅利用一个单目摄像头,实时检测车轮滑转率和沉陷量两个重要参数,且在数据处理过程中无需转化为实际距离,计算量小,精度高。通过单轮测试台进行典型车轮和典型工况试验,对比视觉方法和测试台的检测结果,验证提出方法的有效性。结果表明,车轮滑转率测量相对误差不超过3%,车轮沉陷量测量误差不超过3 mm。     

行星轮式月球车移动系统的关键技术

为提高月球车的越障能力,重点考虑提高车轮的越障能力,成功研制了一种采用扭杆弹簧和磁弹簧减振器并联悬架,且每个行星车轮独立驱动的月球车。在行星车轮不翻转越障条件下,推导了月球车两个前行星车轮同时越障时可以爬过的垂直障碍高度与车辆参数的关系,并进行了ADAMS仿真。对行星轮式月球车进行了动力学分析,确定了行星车轮的等效地面不平度函数,并在此基础上建立了7自由度月球车振动系统模型,根据模型的计算结果确定了扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的最佳参数范围。同时,进行了月球车爬坡试验和垂直越障能力试验研究,还模拟月球的低重力环境进行了整车的低重力试验。     

基于半转机构的月球车移动系统及运动学分析

针对月球探测的特点,提出了一种新型的基于半转机构的月球车移动系统,介绍了其特点以及机构原理。比较了一级半转机构和二级半转机构的起伏度,建立了月球车机构转杆正向运动学模型。MATLAB仿真结果表明,二级半转机构的起伏度较一级半转机构减小60%左右。     

八轮扭杆摇杆摇臂月球车运动控制研究

详细分析了八轮扭杆摇杆摇臂月球探测车轮子的运动情况和受力分析,提出了5种轮子操作模式,指出月球车在自由操作模式下的运动是比较理想的,机构间的能量损耗是最小的。讨论了对于在复杂环境中轮式探测车的电机驱动模式的选择对探测车运动稳定性的影响。用轮子操作模式的观点分析了3种简单电机驱动模式下月球车在平坦和崎岖地形中的不同运动情况。根据八轮扭杆摇杆摇臂月球探测车的机构特点,结合轮子操作模式,利用月球车机构特征和速度匹配原理,提出一种具有良好地形适应能力运动控制算法,把它融合到了整个运动控制系统当中,提高了月球车在崎岖地形中的运动性能。通过野外环境中的实验证明了运动控制模型的合理性和构建系统的可靠性。     

行星轮式月球车车轮与地面间的动载荷分析

为提高行星轮式月球车的行驶平顺性和操纵稳定性,尽量减小车轮与地面之间的相对动载荷,建立了七自由度月球车的振动系统模型,并给出了月球车振动系统的振动微分方程和频率响应函数的计算方法,在确定月球车的路面输入谱密度的基础上推导了车轮与地面之间相对动载荷均方根值的计算公式,用M at-lab软件进行编程和计算,确定了悬挂系统的扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的合理数值范围.     

月球车用行星车轮的优化设计

为解决行星轮式月球车的行星车轮的质量与其越障能力之间的矛盾,以行星车轮质量最轻为目标函数对其进行了优化设计.该优化数学模型包含离散整形变量、离散实型变量和连续变量,有多个非线性不等式约束,采用分层降维枚举法来求解优化问题,并编写了计算程序,所得的结果符合实际要求.