管道形輪腿式月球探測機器人及其運動特性的研究.pdf

1、該博士學位論文主要對月球探測機器人及其運動特性進行了研究,其主要工作如下:(1)月球探測機器人移動系統(tǒng)的研究; 基于中國月球探測的需要和月球環(huán)境中特殊的設計限制,該論文提出了兩種新型的月球探測移動機器人.一種是五輪鉸接式月球機器人(FWALR),另一種為管道形、輪腿式月球探測機器人(PWLER). 對比研究表明,PWLER的越障性能、傾翻穩(wěn)定性和自動復位性能等要優(yōu)于FWALR機器人.(2)管道形輪腿式月球探測機器人運動特性的研究. 月球

2、微重力環(huán)境對月球探測機器人的飛行特性、動態(tài)穩(wěn)定性和振動特性均有較大的影響.針對月球的微重力特性、月球上地形的不連續(xù)性、部分驅(qū)動輪打滑、部分車輪短時間離開地面、甚至機器人發(fā)生側(cè)翻的復雜情況,該論文提出了一種新的機器人運動學建模方法,即用移動機器人在不同時刻不同斜面上的運動學模型組成機器人在崎嶇不平地面上行駛的復合運動學模型的方法,為管道形輪腿式月球探測機器人(以下簡稱為機器人)建立了正向和逆向運動學模型. 為了滿足避障及在月面上作業(yè)的要求

3、,針對PWLER機器人的結(jié)構(gòu)特點、月球上凹凸不平的三維地形和機器人車輪與地面的相互作用,提出了基于虛擬傳感器的雙向全局路徑規(guī)劃方法和降維法. 為提高電動輪驅(qū)動的PWLER機器人的性能,更有效地對機器人進行控制,建立了機器人電動輪的數(shù)學模型,詳細分析了其運行特性,并對電動輪中蓄電池、調(diào)速器、電動機和減速器各參數(shù)對電動輪運行性能的影響進行了分析. 為解決機器人在月球微重力作用下、復雜三維地形中作業(yè)的控制問題,提出了模糊比例變量的概念,利用此