基于SAM的模糊神经网络的月球车运动规划及控制模型

月球车运动规划与控制的最大特点就是月面地形的非结构化,无法建立精确的数学模型。为了用环境建模与分析方法来研究月球车运动规划与控制的连续性、稳定性及可达性,进而在理论上证明行为控制的可行性。结合凸组合的性质,提出应用混合学习算法的基于SAM的模糊神经网络系统,并给予仿真分析。     

金属基复合材料国家重点实验室在探月工程中做出重要贡献

正作为我国探月二期工程的主任务,"嫦娥三号"探测器是我国航天器首次在地球以外天体实现软着陆和巡视探测活动,是探月工程"绕、落、回"三步走中承前启后的关键一步。金属基复合材料国家重点实验室(上海交通大学)为我国探月工程研制了多种高性能铝基复合材料及构件,并成功应用于"玉兔号"月球车的移动分系统和"嫦娥三号"光学系统,     

轮腿式月球车移动机构构型组合设计

介绍机器人构型组合概念,提出轮腿式月球车的构型组合设计方法.将轮腿式月球车移动机构抽象为轮腿、悬架和车体3类子构型,建立了月球车同构和异构组合设计可选构型方案的计算模型.以基于二级半转机构原理的轮腿式月球车为研究对象,对其移动机构进行了子构型分析,提出了4种轮腿子构型、4种悬架子构型和5种车体子构型.以四轮腿和六轮腿月球车为例,采用同构组合和异构组合设计方法,共得到206种轮腿式月球车移动机构设计方案.     

主被动结合式月球车悬架设计

月球车采用遥操作或半自主的移动方式,这种方式潜在的问题是对于周围环境信息收集十分有限,从而使月球车面临若干因地形起伏不平而隐蔽的不可通过障碍物,造成重心失稳,并导致倾覆,进而使其面临危险.如何提高地形适应能力是月球车移动系统设计考虑的首要问题,通过对自主研制的FDTM型月球车行走系统的优化设计,提出一种新型主被动结合的月球车悬架方案,方案采用空间三点支撑结构,通过两个支撑点动态调节即可实现三自由度姿态调整,使月球车在未知环境下的行驶稳定性和抗倾覆性显著提高.     

载人月球车等效侧倾刚度和阻尼计算方法

载人月球车是月面探测必不可少的探测工具,以载人月球车为主的月面活动技术是载人探月及建立月球基地的关键技术。载人月球车移动系统作为承载平台不仅要承担一定的重量,还要保证宇航员在行驶中安全,需要研究其操纵稳定性,而在进行其操纵动力学建模时,等效侧倾刚度和阻尼取值的准确性直接影响其侧翻安全性计算的准确性。在通过对双横臂扭杆悬架结构的载人月球车瞬时侧倾刚度和阻尼进行数学建模时,发现其随车身的侧倾运动发生变化,而不为定值;当采用整个侧倾运动过程中的能量等效的方法,得到的等效侧倾刚度随车身的侧倾运动变化较小,接近定值。因此对不同的等效侧倾刚度与阻尼的取值方法下操纵动力学方程的计算结果与载人月球车的操纵动力学仿真结果进行对比与分析,得到较为精确的等效侧倾刚度和阻尼的取值方法,为载人月球车的操纵动力学和侧翻安全性的研究奠定基础。     

三维视觉测量系统

分别介绍了三维激光扫描和多目视觉测量两种三维信息获取系统的测量原理、分类情况、测量特点,分析了两种测量系统各自的研究重点和难点,并通过市场上的典型产品说明了这三类系统的国内外研究和应用现状。回顾了国内外月球车的研究历史,阐述了月球车视觉系统的发展情况。结合当前我国正在逐步实施的探月计划——“嫦娥工程“,描述了我国月球车的研究状况以及月球卫星的视觉系统。并且给出了三维视觉系统的发展趋势。     

利用平面约束的月球车立体匹配方法

为了满足月球车视觉系统对检测障碍物检测的时效性和可靠性的需求,提出了一种基于平面约束和自适应惩罚参数的半全局立体匹配算法。首先,对极线校正后的两幅图像进行SIFT特征点提取与匹配,同时提取边缘特征;然后,利用匹配的SIFT特征点拟合空间平面,并根据平面估计左右图像所有像素点的视差搜索范围;最后,基于传统的半全局匹配算法,采用自适应惩罚参数的策略对左右图像进行立体匹配。实验结果表明：所提出的算法有效地降低了计算复杂度,其计算复杂度只有传统方法的19.9%,对于视差不连续区域以及遮挡区域都能够获得正确的匹配结果。较传统半全局匹配方法无论在速度还是匹配精度上都得到明显提高,为对立体匹配的实际应用奠定了基础。     

松软月壤上月球车驱动能力的仿真研究

在松软土壤上影响月球车的驱动效率的因素对月球车的行走系统功耗有较大的影响。基于地面力学理论,建立了松软土壤与车轮间相互作用的单轮和整车多体动力学模型。并从理论角度分析了影响月球车单轮驱动效率的的因素,并对整车在松软土壤路况下的驱动能力进行了仿真分析。     

新型八轮月球车悬架的研制

提高整车质量在各轮上分配的均匀性,可提高驱动电动机驱动功率的一致性;提高悬架被动适应松软复杂地形能力,可提高其稳定性和越障能力。因此,对八轮月球车被动适应地形的悬架进行拓扑结构综合,确定两种可用的八轮悬架构型,并对这两种悬架构型进行双侧车轮同时跨越垂直障碍、适应曲面地形和车体运动平稳性仿真分析。根据分析结果,确定适合的八轮月球车悬架构型,针对这种八轮月球车移动系统的组成和工作原理进行了论述。利用ADAMS软件对悬架结构参数进行优选,在此基础上进行悬架和差动装置的结构设计,并加工出原理样机。对原理样机进行爬坡、越障等性能试验,试验结果表明：各轮载荷分布较均匀,适应地形能力强,能够爬上坡度为22°的松软沙地,越过200 mm高的障碍。     

月球车虚拟仿真系统中自主导航的实现

虚拟仿真技术的发展为月球车的研制试验提供了越来越有效的支持。自主导航技术是月球车系统的一项关键技术,但月球车虚拟仿真系统中却很少涉及。为此,研究了在月球车虚拟仿真系统中融合自主导航功能模块。其中包括提出了一种用XML语言表达数字化月面属性的方法、虚拟环境中实现立体视觉的导航方案,并提出了自主导航技术在月球车仿真系统中的实现方法。最后应用于某型月球车的仿真试验,仿真结果表明系统可以为月球车自主导航技术的研究提供有效的支持工具。