收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

空间探测机器人移动机构及系统研究

尚建忠  
【摘要】: 未来的空间探测任务要求机器人系统能够在预先未知或非结构化的环境中执行变化的任务,机器人移动平台应具备良好的几何通过性、越障性、抗倾覆性、行驶平顺性、牵引控制特性和能耗特性。轮式移动机器人具有结构简单、质量轻、高速高效、实用等优点,国内外空间探测机器人的研究以轮式机器人为主。论文以轮式空间探测机器人为研究对象,通过对空间探测机器人移动机构的创新设计、综合评价与优化理论和方法,双曲柄滑块探测机器人的设计、分析与样机研制,主动自适应悬架机器人的配置模型和主动配置方法等关键技术的研究,在移动机构创新设计及理论、高性能月球探测机器人研究方面取得一些进展,为我国月球探测机器人研究提供技术支持和高性能移动平台。 本文的主要工作和成果如下: 1、提出了基于构形组合的空间探测机器人设计方法。将轮式空间探测机器人视为由轮系、悬架和车体三类子构形组合而成的多体系统,提出同构组合和异构组合两类设计模式。通过分析国内外经典空间探测机器人构形和构形创新,抽象得到4种轮系构形、5种悬架构形和5种车体构形。以四轮、六轮和八轮空间探测机器人为研究对象,采用基于构形组合的空间探测机器人设计方法,得到70种新型同构组合空间探测机器人移动机构和165种新型异构组合空间探测机器人移动机构。 2、通过分析空间探测机器人的移动性能需求,建立了空间探测机器人的移动性能评价模型。移动性能的主要评价指标包括:地面自适应性、行驶平顺性、越障爬坡性能、抗颠覆能力、转向灵敏度等。该评价模型的提出,可为空间探测机器人的评价与优化提供依据。 3、开展空间探测机器人综合评价与优化方法研究,建立了一个基于虚拟样机的空间探测机器人综合评价与分析平台。平台通过建立参数化的构形库,支持模块组合、模块创新和模块替换三种空间探测机器人设计模式,极大地提高了虚拟样机建模效率和建模精度。平台可从机械系统和控制系统两方面对空间探测机器人进行分析,得到优化的结构参数和控制软件。 4、提出了一种六轮月球车双曲柄滑块联动悬架系统,对其结构和原理进行介绍,并建立了参数化的虚拟样机模型。基于空间探测机器人移动性评价模型,对双曲柄滑块探测机器人和六轮摇臂探测机器人的各项移动性能分别进行了仿真、分析和优化,得到了两种探测机器人的优化参数。基于一致性假设条件,采用虚拟样机技术分析比较了二者的移动性能差异。仿真结果显示:双曲柄滑块探测机器人的平顺性、地面适应性、转向灵敏度优于六轮摇臂探测机器人,越障性能与六轮摇臂探测机器人相当,抗倾覆性不如六轮摇臂探测机器人。因此,得到双曲柄滑块探测机器人的总体性能优于六轮摇臂探测机器人结论。 5、研制了双曲柄滑块探测机器人物理样机,样机机电系统采用模块化设计,维修性和可靠性能得到保证。室内测试和场地试验表明,双曲柄滑块探测机器人的主要移动性能指标(速度0.1m/s,越障0.20m,爬坡30o)基本满足探月需求。需要进一步研究和分析的内容是提高月球探测机器人对月球环境的适应能力,包括机械系统的质量、结构和材料、电子系统的抗辐射和抗干扰等。 6、针对双曲柄滑块等自适应悬架机器人的不足,结合主动悬架机器人和自适应悬架机器人的优点,首次提出了主动自适应悬架机器人的概念和原理样机。以六轮摇臂主动自适应悬架机器人为对象,进行了虚拟样机分析与仿真。结果表明,主动自适应悬架机器人的综合移动性能得到极大提高。主动自适应悬架机器人的提出,为月球探测机器人的研制提供了一种有效的解决思路。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 秋凌;;月球娱乐车[J];今日科苑;2009年15期
2 戈马;;在月球上,我们开什么车[J];汽车消费报告;2010年03期
3 王少萍,焦宗夏,郭宏;月球车驱动系统密封副加速寿命试验研究[J];中国机械工程;2003年01期
4 ;天下[J];经济;2008年07期
5 靳力;瞭望;;哈尔滨工业大学推出8轮月球车样机[J];航天器工程;2008年04期
6 杨孝文;;角逐“谷歌月球X”的团队与他们的月球车[J];飞碟探索;2009年10期
7 ;月球车磁疗按摩器[J];中国对外贸易;1994年08期
8 荣欣,张建斌,郭宏,王少萍,焦宗夏,李延松;月球车润滑与密封技术综述[J];润滑与密封;2001年03期
9 艳涛;;术业有专攻——专访北方车辆研究所[J];机器人技术与应用;2008年03期
10 oliver;;LUNAR WHEELS[J];汽车生活;2009年02期
11 ;北方车辆研究所月球车项目取得阶段性成果[J];新技术新工艺;2009年07期
12 颜士州;;未来的月球生活[J];科学之友(A版);2009年11期
13 ;新型NASA月球车车轮采用复合材料设计[J];国防制造技术;2009年03期
14 刘庆会;;月球车的高精度相对定位技术的研究[J];科学通报;2010年16期
15 ;嫦娥三号月球车将巡月5km~2[J];航天器工程;2009年02期
16 刘进军;;月球的新主人[J];科学24小时;2009年10期
17 王春华;;移居月球的吃穿住行[J];发明与创新(综合科技);2010年04期
18 蔡则苏,洪炳熔,刘玉强,魏振华;基于虚拟样机的月球探测机器人运动学建模[J];哈尔滨工业大学学报;2004年02期
19 唯诚;;2008:寻找登月证据[J];飞碟探索;2007年06期
20 廖婉琦;秦乐;;访月之旅[J];太空探索;2011年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓宗全;范雪兵;高海波;丁亮;;载人月球车概念设计[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
2 蒋云峰;苏波;江磊;;载人月球车移动系统的关键技术探讨[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(上篇)[C];2011年
3 邓宗全;;月球车的技术研究及其发展[A];2002年黑龙江省机械工程学会年会论文集[C];2002年
4 欧阳自远;邹永廖;李春来;刘建忠;;我国月球软着陆和月球车巡视勘测的总体科学目标[A];第七届全国空间化学与陨石学学术研讨会论文集[C];2003年
5 彭丽媛;李晖;居鹤华;;崎岖地形环境中月球车的动力学建模与仿真[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 王保丰;唐歌实;谢剑锋;杜杉杉;邱巍巍;;一种基于计算机视觉的月球车与着陆器相对定位方法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
7 胡明;邓宗全;高海波;;六轮摇臂—转向架式月球车原理样车结构与地面通过性试验分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第一届学术会议论文集[C];2005年
8 赵志萍;刘暾;院老虎;张建英;;一种新型月球车驱动和导航系统研究[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
9 胡明;邓宗全;陶建国;高海波;;六轮摇臂—转向架式月球车运动学建模与仿真分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第二届学术会议论文集[C];2005年
10 洪炳熔;梁冰;;基于传感融合的月球车导航[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵志萍;一种新型月球车行走系统相关技术及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 谢圆;月球车遥操作中的任务规划技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 尚建忠;空间探测机器人移动机构及系统研究[D];华中科技大学;2006年
4 杨艳春;虚拟环境下月球车仿真试验系统及其若干关键技术研究[D];上海交通大学;2009年
5 杨鹏;基于太阳观测图像的月球车天文导航[D];浙江大学;2011年
6 张朋;月球车移动系统构型综合与ALR原理样机的研制[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 马传帅;主动摆臂四轮菱形月球车移动系统动力学建模与移动性能研究[D];湖南大学;2011年
8 陈世荣;摇杆—转向架式月球车月面通过性能研究[D];中国科学技术大学;2009年
9 周兰凤;在虚拟环境中月球车智能导航研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 方海涛;基于RTAI的多关节式月球车运动控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘刚;月球车轮壤作用力学特性的测试与分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 孙大伟;基于双目视觉的月球车导航方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 贾彦辉;基于Vortex的月球车移动性能仿真与评价[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 孙小雷;月球车地面六分之一重力试验系统的位姿确定方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 高鹏;月球车差动装置设计与分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 李卫华;面向月球车连续遥操作的预测显示技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 汝书伟;月球车轨迹跟踪控制及点镇定的研究[D];北京工业大学;2006年
8 仝光;基于ADAMS月球车仿真平台的研究[D];吉林大学;2007年
9 白冰;基于Kalman滤波的月球车视觉导航算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 朱铭;基于无线传感器网络的月球车定位方法及其滤波算法分析[D];浙江大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈黎明;湖南大学独创四轮三轴菱形“月球车”[N];中国企业报;2008年
2 吴红军;“中华牌”月球车的遐想[N];金融时报;2010年
3 本报记者 唐逸;打造“中华牌”月球车[N];北京科技报;2010年
4 记者 高博;“嫦娥三号”所携月球车样机已定[N];科技日报;2009年
5 胡群芳 陈永杰;月球车争做中国探月第一“人”[N];中国航天报;2004年
6 陈永杰;中国最轻月球车诞生[N];北京科技报;2007年
7 付毅飞;新一代四轮三轴月球车有望“奔月”[N];中国技术市场报;2010年
8 徐彬;中国月球车的秘密竞争[N];南方周末;2005年
9 本报记者  徐瑞哲;“中华牌”月球车需攻克五道关[N];解放日报;2007年
10 戴丽昕;上海自主打造第三代“月球车”[N];上海科技报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978