月球车不等径车轮在土壤上滚动的力学分析与实验

月球车车轮的结构特征及其与土壤相互作用的力学特性对月球车的运动性能有着重要的影响.文中研制了一种具有抗侧滑特性的月球车不等径刚性车轮.基于车辆地面力学中车轮与土壤间的承压、剪切特性理论,提出了该不等径刚性车轮与松软土壤上滚动作用的修正模型,并采用迭代算法对车轮外形参数与力学特性参量的相互关系进行了计算和对比分析.利用Reece强制滑转原理设计了一套实验装置,进行了不等径刚性车轮在松软土壤上滚动的力学特性参量测试,验证了所建立模型的正确性.     

转向盘式全方位六足机器人运动分析及控制

提出了一种腿式机器人与转向盘复合的全方位步行机构,介绍了其独特的运动特点和转向性能;为了实现对其良好的运动控制,建立了该步行机器人转向机构在运动过程中的等效机构模型,采用拉格朗日力学法推导出操作臂的动力学方程;通过对样机模型的运动规划和实验研究,证明了转向盘式全方位机器人具有简单灵活、精确的方向可操控性。     

月球探测车车轮数目的选取

为合理确定月球探测车车轮数目,借助地面力学的相关知识,考虑到车轮行驶时的沙土回弹沉陷量,建立了车轮前进与转弯时的轮地接触模型,进而推导了单个车轮的前进总阻力矩、转弯总阻力矩以及驱动力矩计算表达式。在一定范围轮宽与轮径条件下,得到了单轮驱动力矩、前进阻力矩和转向阻力矩与沉陷量之间的关系曲线。通过分析找到使车轮驱动效率较大的沉陷量区间。以此为基础,给出了合理选择车轮数目的操作流程图,并比较了不同轮数探测车的优缺点,可为全面合理确定车轮数提供参考。     

月面巡视探测器的图像分割及识别方法

针对月面巡视探测器的识别技术,通过彩色图像识别的办法解决了在月面环境存在较强阴影区域对月面巡视探测器识别带来的影响,进行了多种彩色图像分割方法的比较,提出了多通道彩色分量融合的图像分割方法,并用线性分类器的模式识别理论对其原理进行了分析,用形态学滤波方法对分割后的图像进行了滤波,并用分割区域标识算法进行了识别区域的标识。试验表明,该方法能够适应各种光照条件的影响,具有较强的鲁棒性,对各种噪声有明显的抑制作用。该方法使彩色图像分割技术变得简单、可靠,并具有一定的通用性,可以应用到未来的月球探测中去。     

轮式月面巡视探测器月面牵引性能的预测

通过室内土槽试验和颗粒流数值仿真相结合的方法对轮式月面巡视探测器的轮土交互作用、车轮的牵引特性和轮下土壤变形和破坏进行了深入探讨。以吉林省火山喷发物为原料进行了模拟月壤的配制。设计并制造了深空探测车车轮牵引特性试验台并进行了不同轮齿构型车轮的牵引特性试验,获得了基础性的试验数据。考虑月壤结构松散、颗粒细小、流动性强的离散特征,采用颗粒流法分析了地面重力场下探测车轮下模拟月壤的扰动破坏、土体内接触力的分布、颗粒速度矢量的变化,获得的车轮牵引特性参数与土槽试验数据进行了对比,进一步对车轮在月面环境下的牵引性能做出了预测。     

Experimental analysis on effect of grouser circumferential angle on motion performance of lunar rover wheel

To guide the design of grouser parameters for lunar rover wheel,the effect analysis of circumferential angle of grousers on motion performance of a rigid wheel was conducted in a laboratory single-wheel test bed with loose sand bin.All tests had been done at a free wheel sinkage.The circumferential angle was varied from 0°,5°,10°,15° to 20°.By the analysis and comparisons of tractive and steering performance between smooth wheels and wheels with different circumferential angle grousers,the results show that the drawbar pull(DP),driving torque(DT) and steering resistance moment(SRM) decrease slightly with the increasing circumferential angle.And chevron grousers are more beneficial to improve the tractive performance than herringbone grousers.In order to evaluate motion performance of wheels with grousers,the evaluation indexes of motion performance are introduced into the experimental results.The results reveal that the optimal circumferential angle is 0°,and the optimum value of wheel slip is 13% from the perspective of saving energy to the similar loose sand in the experiments.     

基于摇臂-转向架结构月球探测车的越障能力分析

在崎岖不平的月面上，具有良好的越障能力对月球探测移动系统完成预期科考任务至关重要．垂直越障和爬坡能力是越障能力分析的重要指标．以摇臂-转向架六轮结构移动系统为研究对象，对其垂直越障能力、爬坡能力与路面牵引系数的关系进行了定量分析研究．通过算例仿真了路面牵引系数对车体越障及爬坡能力的影响关系．     

基于视觉导航的新型月球车驱动控制参数在线估计

为了在复杂的轮地相互作用和运动学限制条件下,实时地估计轮地接触角和滑移量以精确引导和控制 月球车,首先分析了月球车视觉导航的数学模型,建立了带有滑移和接触角的运动学方程,然后,将驱动和导航系 统构成闭环,并实测月球车质心运动路径的数据,提出了一种用观测器识别滑移量和轮地接触角的方法．此法可保 证月球车准确、安全运行,提高了控制精度．仿真和实验结果表明了该方法的有效性和可行性．     

基于陀螺和太阳敏感器的月球车定向方法

针对月球探测车采用惯性导航方法进行定向时,航向角参数误差随时间不断累积的缺点,提出了一种天文导航定时修正的月球车自主定向方法.该天文方法首先建立当地地平坐标系,然后通过太阳敏感器观测太阳矢量并由星历计算来推算太阳的方位从而得到月球车的航向信息.仿真实验分析比较了月球车有无误差修正时航向信息的差别.最后通过中国天文年历和...     

月球车仿真系统中若干视景真实感实现技术

虚拟现实技术的出现为月球漫游车的设计、优化等提供了新的有效手段.为在虚拟现实环境下开发月球车仿真系统,视景真实感实现技术在其中具有霞要地位.研究了真实感地形生成技术、仿真过程中的粒子系统特效技术以及车轮沉陷和车轮轨迹生成技术.基于分形技术和月面特征地形生月面高程数据;利用Muhigen Creator构建和渲染了月面几何模型;基于OpenGL Performer开发了仿真程序并应用到一种月球车运动仿真系统中.系统可在微机和SGI图形工作站运行,仿真结果显示具有良好的真实感.