无电力驱动星球探测机器人多模态运动实现机理研究

发布时间：2021-03-26 00:49

　　对地外行星天体的探测,对人类来说意义深远。通过对地外星球的探测,有助于人类对宇宙产生更深刻的了解。对地外星球的探索程度同时也代表着国家科技的发展程度,探测机器人是目前针对地外星球探测的主要探测工具。目前针对月球和火星地表进行探测的探测机器人,因为地表光线好,都可以采用太阳能和蓄电池联合供电的方式供电,也可以使用电子电路系统完成一系列的功能,例如路径规划和导航。但是对于表面光线暗淡,温度高、温差大、存在高浓度的放射性物质、高浓度的腐蚀性物质的星球表面的探测,目前的探测机器人并不能很好的进行科学探测活动。因此开展关于能适应恶劣星球表面环境的探测机器人的研究工作具有重要的价值和意义。本文提出一种新型的星球探测机器人。该探测机器人不含有传统的传感器、计算机和供电系统,将使用齿轮、摩擦轮、齿轮齿条机构、凸轮机构等纯机械构件完成能量的生成、传递、避障行走等功能,实现多模态运动。本文主要研究内容如下:（1）基于现有的地外星球探测车的的研究,在文献调研的基础上,分析了已有的月球探测机器人和火星探测机器人的优点和不足,提出使用纯机械的结构实现探测机器人的自主规划路径、自主避障行走的机理,并完成无电力驱动... 

【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１苏联Ｌｕｎｏｋｈｏｄ－１星球探测机器人??Ｆｉｇｌ．ｌ?Ｓｏｖｉｅｔ?Ｌｕｎｏｋｈｏｄ－１?ｐｌａｎｅｔａｒｙ?ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ?ｒｏｂｏｔ??

??图１．２旅居车号星球探测机器人??Ｆｉｇｌ?．２?Ｔｒａｖｅｌ?ｃａｒ?ｐｌａｎｅｔ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｒｏｂｏｔ??２〇〇４年１月３日勇气号在火星表面一侧着陆，同年１月２５日，机遇号在火星??表面另一侧着陆。探测车长１．６ｍ，宽２．３ｍ，高１．５ｍ，质量１８０ｋｇ，两个前轮和２??个后轮分别装有操纵电机，这样火星车能够转弯、完全旋转、转向等，并且可以在??任意方向倾斜４５°而不发生倾倒。火星车在平坦的地面上的最高行驶速度为??５０ｍｍ／ｓ，平均速度为１０ｍｎｉ／ｓ［１６］。勇气号和机遇号搭载了大量的电子电路系统，包??括通信系统、摄像机拍摄系统以及计算机计算系统，计算机每秒能执行两万条指令，??火星车与地球的数据传输１次需要大概９ｍｉｎ的时间，往返传输１次则需要２０ｍｉｎ??的传输时间，所以单靠地球表面的实时控制难度非常大，所以火星车采用了危险规??避系统

的传输时间，所以单靠地球表面的实时控制难度非常大，所以火星车采用了危险规??避系统，即火星车每行驶ｌ〇ｓ，就停止２０ｓ，以便观察周围地形，做出合理并及时??的判断，如图１．３所示为勇气号和机遇号火星探测机器人。??（ａ）勇气号?（ｂ）机遇号??（ａ）?Ｓｐｉｒｉｔ?（ｂ）?Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ??图１．３勇气号与机遇号星球探测机器人??Ｆｉｇｌ．３．?Ｓｐｉｒｉｔ?ａｎｄ?Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ?Ｐｌａｎｅｔ?Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?Ｒｏｂｏｔ??２０１２年８月６日，好奇号火星探测车在火星表面着陆，车长３ｍ，高２．１ｍ，??宽２．７ｍ。实际工作时间６８６天，行驶大约１９ｋｍ。主要任务是探索火星的盖尔撞击??坑“好奇”号的动力由一台多任务放射性同位素热电发生器提供，其本质上是一块核??电池［１７］。因为使用了核动力。该系统主要包括两个组成部分：一个装填钚－２３８二??氧化物的热源和一组固体热电偶，可以将钚－２３８产生的热能转化为电力。这一系??－４－??


本文编号：3100626