月面巡视器太阳能帆板功率衰减特性研究

1

作者 可荣硕 鲍硕 +3 位作者 韩绍金 王晓雪 滕周勇 许倩 《上海航天（中英文）》 CSCD 2024年第1期84-88,共5页

太阳能帆板的功率衰减特性分析,对地外天体表面探测器的功率平衡、电源系统健康管理以及长寿命在轨管理有重要意义。通过对月面巡视器在轨运行第2到11月昼的电流遥测进行研究,提出了一种基于有限遥测的太阳能帆板功率衰减特性分析方法... 太阳能帆板的功率衰减特性分析,对地外天体表面探测器的功率平衡、电源系统健康管理以及长寿命在轨管理有重要意义。通过对月面巡视器在轨运行第2到11月昼的电流遥测进行研究,提出了一种基于有限遥测的太阳能帆板功率衰减特性分析方法。首先利用一种滞环的方法对大量的电流遥测进行数据处理;然后进行日月距离和太阳入射角的归一化,通过数据拟合计算,得出落月第一年太阳能帆板功率衰减约为2 5%,并利用巡视器历次月昼唤醒时刻的太阳入射角变化情况验证了该方法的有效性,对地外天体的太阳能帆板功率衰减特性计算提供一定参考。 展开更多

关键词 月面巡视器 太阳能电池阵 功率衰减 巡视器唤醒 归一化处理

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嫦娥三号月面巡视器机械臂就位探测规划 被引量：6

2

作者 吴克 冷舒 +2 位作者 李群智 申振荣 居鹤华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期375-382,共8页

提出了一种基于SA*算法的嫦娥三号月面巡视器机械臂就位探测规划方法。建立了机械臂的正逆运动学模型,满足机械臂与环境不存在干涉的约束条件,并通过碰撞检测避免机械臂与环境和巡视器本体发生干涉;利用SA*算法在机械臂的工作空间进行搜... 提出了一种基于SA*算法的嫦娥三号月面巡视器机械臂就位探测规划方法。建立了机械臂的正逆运动学模型,满足机械臂与环境不存在干涉的约束条件,并通过碰撞检测避免机械臂与环境和巡视器本体发生干涉;利用SA*算法在机械臂的工作空间进行搜索,在机械臂位形切换次数最少的优化条件下,实现了月面巡视器机械臂就位探测规划;通过月面巡视器在轨任务执行数据验证了基于SA*算法的月面巡视器机械臂就位探测任务的可行性。 展开更多

关键词 月面巡视器 机械臂 就位探测规划 SA＊算法

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月面巡视器定向天线对地指向规划方法研究 被引量：6

3

作者 彭松 陈百超 张建利 《航天器工程》 2013年第3期41-46,共6页

针对月面巡视器的工作特点,对其定向天线进行对地指向规划。文章给出了天线波束中心方向矢量和地面站方向矢量的计算方法,并通过调整天线机构转角和巡视器姿态角使天线波束中心指向地面站。一种方法是将巡视器的姿态角作为输入参数,仅... 针对月面巡视器的工作特点,对其定向天线进行对地指向规划。文章给出了天线波束中心方向矢量和地面站方向矢量的计算方法,并通过调整天线机构转角和巡视器姿态角使天线波束中心指向地面站。一种方法是将巡视器的姿态角作为输入参数,仅调整定向天线2个自由度的转角,即偏航角和俯仰角,实现对地指向;同时巡视器的姿态角也可进行调整,即用巡视器的运动适当地代替天线机构的运动,使定向天线实现对地指向。地面试验结果表明本文的规划方法可行、有效。 展开更多

关键词 月面巡视器 定向天线 指向规划

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基于粒子群优化算法的月面巡视器全局路径规划 被引量：3

4

作者 彭松 贾阳 《航天器工程》 2012年第1期11-17,共7页

在月面巡视器遥操作系统中,路径规划分为任务级路径规划、全局路径规划和局部路径规划。根据巡视器全局路径规划的应用要求,引入粒子群优化算法应用于全局导航点的规划。针对粒子群算法在路径规划中容易造成不收敛或病态收敛的问题,对... 在月面巡视器遥操作系统中,路径规划分为任务级路径规划、全局路径规划和局部路径规划。根据巡视器全局路径规划的应用要求,引入粒子群优化算法应用于全局导航点的规划。针对粒子群算法在路径规划中容易造成不收敛或病态收敛的问题,对算法进行了修改,去掉了速度更新中的速度惯性因子,只保留自身认识因子和社会认识因子,使其在全局路径规划中能够快速收敛;同时引入经典遗传算法中的变异因子以增强算法的全局优化能力。仿真结果表明该算法具有计算简单、全局寻优能力强等特点,能够快速地找到优化的全局导航点。同时在不同的模拟月面地形上进行仿真试验,针对存在的问题提出了对应的二次优化方法,结果表明该方法较好地满足了巡视器全局路径规划的应用需求。 展开更多

关键词 月面巡视器 路径规划 全局导航点 粒子群优化算法

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月面巡视器实时动力学建模与牵引控制 被引量：4

5

作者 居鹤华 田小二 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期743-752,共10页

为实现月面巡视器GNC系统的闭环测试,研究了六轮摇臂式巡视器在月表崎岖地形、松软土壤和低重力环境下的动力学建模与控制问题。基于弹塑性轮—土力学和粘弹性运动副约束分析,建立了巡视器的牛顿—欧拉动力学模型。以跟踪期望速度、角... 为实现月面巡视器GNC系统的闭环测试,研究了六轮摇臂式巡视器在月表崎岖地形、松软土壤和低重力环境下的动力学建模与控制问题。基于弹塑性轮—土力学和粘弹性运动副约束分析,建立了巡视器的牛顿—欧拉动力学模型。以跟踪期望速度、角速度为目标,采用速度协调控制和车轮滑移控制,完成了巡视器闭环牵引控制。在实时操作系统下实现了巡视器动力学模型和牵引控制系统,并建立了三维可视化平台,对该动力学模型和牵引控制方法进行验证。测试结果证实了建立的动力学模型准确、稳定,可以真实地模拟巡视器在月球表面的运动行为和轮—土作用关系,且满足运动副的约束;所设计的牵引控制方法可以较准确地实现巡视器跟踪期望的运动。 展开更多

关键词 月面巡视器 动力学 轮-土力学 牵引控制

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月面巡视器路径规划方法研究 被引量：8

6

作者 于天一 费江涛 +1 位作者 李立春 程肖 《深空探测学报》 2019年第4期384-390,共7页

在月面巡视遥操作过程中,需要根据感知数据确定科学探测目标,并逐层分解形成不同层次的规划结果。根据不同层次规划要求,结合月球背面巡视探测所需要面对的复杂约束,在探测周期规划中设计了月面综合环境立方模型和多约束导航点搜索算法... 在月面巡视遥操作过程中,需要根据感知数据确定科学探测目标,并逐层分解形成不同层次的规划结果。根据不同层次规划要求,结合月球背面巡视探测所需要面对的复杂约束,在探测周期规划中设计了月面综合环境立方模型和多约束导航点搜索算法,实现了综合考虑地形可达、光照情况、通信可达等多种因素的导航点搜索,在导航单元规划中设计了考虑地形行走代价、移动里程代价、操作控制代价等因素的平滑曲线路径搜索算法。在仿真实验环境中对上述方法进行了验证,结果表明了方法的有效性和实时性。 展开更多

关键词 月面巡视器 路径规划 多约束搜索 平滑路径搜索

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月面巡视器太阳板对日定向规划算法

7

作者 刘书豪 彭松 《航天器工程》 2014年第3期43-48,共6页

针对月面巡视器太阳板对日定向问题,提出了一种规划算法。分析了规划指标与约束条件,约束条件包括太阳入射角约束和太阳板机械转动约束;推导了在车体姿态不变情况下的定向算法,通过将太阳板运动转换为平面上的矢量旋转,实现对日定向;利... 针对月面巡视器太阳板对日定向问题,提出了一种规划算法。分析了规划指标与约束条件,约束条件包括太阳入射角约束和太阳板机械转动约束;推导了在车体姿态不变情况下的定向算法,通过将太阳板运动转换为平面上的矢量旋转,实现对日定向;利用巡视器原地转向运动弥补太阳板单自由度转动的不足,将车体运动与太阳板法向矢量轨迹投影至球面,得到车体原地转向时的定向规划算法。仿真结果表明:文章提出的算法能够实现指定约束下的对日定向;对于无法实现理想对日定向的情况,算法也能够获得太阳板的次优规划。 展开更多

关键词 月面巡视器 太阳板 对日定向 太阳入射约束

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基于A~*算法优化的月面巡视器路径规划研究 被引量：8

8

作者 王楷文 彭松 +1 位作者 刘少创 李海飞 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2019年第1期19-26,共8页

六轮月面巡视器采用的滚动窗口避障算法利用局部地图信息,通过评价函数在规定的待选圆弧中选择最优圆弧作为巡视器的行走路径。由于该算法的输入信息较少,应用于多障碍地图时规划成功率较低。文章通过改进的A*算法生成辅助线,将辅助线... 六轮月面巡视器采用的滚动窗口避障算法利用局部地图信息,通过评价函数在规定的待选圆弧中选择最优圆弧作为巡视器的行走路径。由于该算法的输入信息较少,应用于多障碍地图时规划成功率较低。文章通过改进的A*算法生成辅助线,将辅助线作为巡视器执行圆弧的选择依据。在此基础上提出了一种基于辅助线优化的算法,通过引入全局地图信息改进原始算法。相关仿真试验证明优化后的算法具有更高的成功率以及更短的规划路径。在实际试验中的应用验证了此算法的可行性,此算法在今后巡视器路径规划的研究和应用中具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 路径规划 A^*算法 辅助线 六轮月面巡视器

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月面巡视器车载机械臂采样方案设计 被引量：1

9

作者 李籽兴 陈钢 卢瑶 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第5期640-645,共6页

针对月面机器人表取采样任务中的机械臂安全性问题,建立了末端与月壤接触力模型,分析了机械臂末端采样入土角和采样速度对末端采样接触力作用的影响,结合月面机器人表取采样任务需求,设计了一套满足末端接触力最小的优化采样方案:给出... 针对月面机器人表取采样任务中的机械臂安全性问题,建立了末端与月壤接触力模型,分析了机械臂末端采样入土角和采样速度对末端采样接触力作用的影响,结合月面机器人表取采样任务需求,设计了一套满足末端接触力最小的优化采样方案:给出不同紧密程度土壤下最佳的入土角和采样速度;为保证采样任务中机械臂的安全性,在建立的车载机械臂动力学模型基础上,采用力位混合控制方法设计了末端接触力控制策略。仿真结果表明,该采样方案能够使采样时末端与土壤间的接触力最小,机械臂末端接触力能得到有效控制。 展开更多

关键词 月面巡视器 机械臂 采样策略设计 接触力控制

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月面巡视器围栏设计及热分析研究

10

作者 李成 刘自军 +1 位作者 谭沧海 向艳超 《航天器环境工程》 2010年第3期281-284,263,共4页

文章首先对月面巡视器的基本构型及围栏的用途进行简要介绍,并通过热分析计算指出当前围栏设计的利弊。针对围栏所带来的月昼期间工作温度偏高的问题,提出了4种围栏构型方案,对这些方案进行了热分析研究和对比分析,从中选择出工程可行... 文章首先对月面巡视器的基本构型及围栏的用途进行简要介绍,并通过热分析计算指出当前围栏设计的利弊。针对围栏所带来的月昼期间工作温度偏高的问题,提出了4种围栏构型方案,对这些方案进行了热分析研究和对比分析,从中选择出工程可行的最优方案,使得设备在月昼和月夜下的温度均满足设计指标要求。 展开更多

关键词 月面巡视器 围栏 热设计 有限元法

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载人月面巡视器混合电源系统设计 被引量：1

11

作者 曹哲 张雪怡 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第1期42-49,97,共9页

针对载人月面巡视器电源负载能力受限问题,提出了基于太阳电池阵、蓄电池和超级电容器组成的混合电源技术。通过对现有的空间混合电源系统进行分析,确定了包含直流变换器的共太阳电池阵单母线结构的混合电源系统方案;建立了混合电源关... 针对载人月面巡视器电源负载能力受限问题,提出了基于太阳电池阵、蓄电池和超级电容器组成的混合电源技术。通过对现有的空间混合电源系统进行分析,确定了包含直流变换器的共太阳电池阵单母线结构的混合电源系统方案;建立了混合电源关键模块仿真模型,提出了功率分配控制策略,并对巡视器在大功率负载情况下的混合电源状态进行仿真,结果表明混合电源可按照功率分配控制策略调节蓄电池与超级电容器的充放电,达到了预期要求。 展开更多

关键词 月面巡视器 超级电容器 混合电源 功率分配控制策略

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月面巡视探测器地面试验方法与技术综述 被引量：17

12

作者 贾阳 申振荣 +4 位作者 庞彧 党兆龙 樊世超 顾征 陈百超 《航天器环境工程》 2014年第5期464-469,共6页

"嫦娥三号"任务的圆满完成标志着我国已经突破了软着陆、巡视勘察、月夜生存等一系列深空探测关键技术。由于任务目标以及月面环境的复杂性,对巡视器的地面试验验证工作提出了很高的要求。在研制过程中,不但开展了常规航天器... "嫦娥三号"任务的圆满完成标志着我国已经突破了软着陆、巡视勘察、月夜生存等一系列深空探测关键技术。由于任务目标以及月面环境的复杂性,对巡视器的地面试验验证工作提出了很高的要求。在研制过程中,不但开展了常规航天器必做的试验项目,还开展了大量的专项试验,充分的地面试验对确保任务的成功发挥了重要作用。文章对"嫦娥三号"巡视器的地面验证需求、验证试验要求、验证试验实施情况进行了分析和总结,主要包括低重力模拟、月表地形地貌模拟、工程模拟月壤的制备与整备、光照环境模拟、月尘模拟等方面,对深空探测器试验方法与技术的发展方向提出了建议。 展开更多

关键词 嫦娥三号 月面巡视器 地面试验 低重力 模拟月壤

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“嫦娥三号”巡视器热试验月面姿态模拟装置研制 被引量：1

13

作者 秦家勇 裴一飞 +2 位作者 王晶 尹晓芳 高庆华 《航天器环境工程》 2017年第6期656-661,共6页

月面巡视器在月表移动的过程中,月面起伏和月球(1/6)g重力会对巡视器的热控系统产生不利影响,因此需要在地面试验时对巡视器的热控系统的功能进行验证。文章通过对运动机构在真空低温环境下的适应性研究,研制了一套可以满足"嫦娥三... 月面巡视器在月表移动的过程中,月面起伏和月球(1/6)g重力会对巡视器的热控系统产生不利影响,因此需要在地面试验时对巡视器的热控系统的功能进行验证。文章通过对运动机构在真空低温环境下的适应性研究,研制了一套可以满足"嫦娥三号"巡视器真空热试验中使用的月表姿态模拟装置,该模拟装置通过2套螺旋升降机构实现了巡视器的俯仰和滚动模拟,并经过初样、正样热试验的2次大型试验的使用验证,圆满完成了试验任务,也为以后热试验中运动工装的设计奠定了基础。 展开更多

关键词 月面巡视器 热试验工装 倾斜姿态模拟装置 真空低温环境

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月面巡视探测器太阳帆板热电耦合仿真计算 被引量：1

14

作者 任德鹏 贾阳 刘强 《航天器环境工程》 2008年第5期423-427,397,共6页

文章建立了月面巡视探测器太阳帆板热电耦合计算模型,制定了太阳帆板的对日定向方案和输出电能分配方案,通过数值模拟获得了月面白昼期间太阳帆板的温度及电能输出,分析了太阳帆板背面包覆隔热材料前后及帆板是否对日定向等方案的计算... 文章建立了月面巡视探测器太阳帆板热电耦合计算模型,制定了太阳帆板的对日定向方案和输出电能分配方案,通过数值模拟获得了月面白昼期间太阳帆板的温度及电能输出,分析了太阳帆板背面包覆隔热材料前后及帆板是否对日定向等方案的计算结果。计算表明,当帆板不对日定向时其背面包覆隔热材料对其温度场及电能输出无明显影响,对日定向时帆板温度随时间的分布规律发生了明显改变,此时帆板背面包覆隔热材料使其温度明显上升,但帆板顶面与背面的温差减小。 展开更多

关键词 月面巡视器 热电分析 数值模拟

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基于月面高程数据建模的巡视探测器着陆安全性研究

15

作者 禹健 毕树生 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期223-228,共6页

探月工程二期,巡视探测器将在月面着陆,实现真正的月面停留。月面不同区域的着陆安全性研究必不可少。分析了月面高精度数字地形特征和规律,着陆器姿态模型、着陆面包络模型和着陆安全性分析算法。采用蒙特卡罗方法,依据实际月面地形特... 探月工程二期,巡视探测器将在月面着陆,实现真正的月面停留。月面不同区域的着陆安全性研究必不可少。分析了月面高精度数字地形特征和规律,着陆器姿态模型、着陆面包络模型和着陆安全性分析算法。采用蒙特卡罗方法,依据实际月面地形特征、月球坑和石块的统计分布规律,大量仿真生成地形数据,得到各种着陆条件参数下和不同着陆器倾斜角要求下对应的着陆安全概率。仿真实验中不考虑着陆器着陆过程中发动机控制、着陆姿态控制和动力学性能,同组实验中着陆器结构尺寸相同。所建立的算法可实现实时仿真生成着陆区域、设置着陆器结构尺寸和安全参数,可用于地面系统的仿真实验,也可在月面软着陆过程中实时分析选定区域的着陆安全概率。据此得到月球车最佳着陆点以及着陆器最佳着陆面和最佳着陆姿态的选取建议。 展开更多

关键词 月面巡视器 着陆 安全性 数字高程模型

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月球大范围探测巡视器及GNC技术发展综述 被引量：13

16

作者 王平 于晓强 郭继峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期548-562,共15页

对月球大范围探测巡视器及相应制导、导航与控制(GNC)技术进行了综述。首先对月球大范围巡视探测需求进行分析,介绍了世界各国主要的月球大范围巡视器计划研究进展;其次针对月球大范围探测GNC技术研究现状进行了归纳整理,简要分析了进... 对月球大范围探测巡视器及相应制导、导航与控制(GNC)技术进行了综述。首先对月球大范围巡视探测需求进行分析,介绍了世界各国主要的月球大范围巡视器计划研究进展;其次针对月球大范围探测GNC技术研究现状进行了归纳整理,简要分析了进行月球大范围探测任务现存技术难点;最后为实现更加完备高效的月面大范围探测提出了月球大范围探测网构建设想,并分析了其构建目的、意义及关键技术。 展开更多

关键词 月球探测 月面巡视器 制导、导航与控制 大范围探测网

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模拟月尘对巡视器车轮轮轴材料的磨损试验研究 被引量：6

17

作者 白羽 郝宁 +6 位作者 王志浩 田东波 郑慧奇 李蔓 代佳龙 于强 李宇 《航天器环境工程》 2013年第5期493-498,共6页

文章以CE-3巡视器车轮轮轴为研究对象,利用北京卫星环境工程研究所的月尘环境模拟器、摩擦磨损试验机以及自行研制的模拟月尘,对车轮轮轴主要材料进行了磨损试验研究。试验样品为轮轴常用的铝合金、聚四氟乙烯及轴承钢。文章分析了试验... 文章以CE-3巡视器车轮轮轴为研究对象,利用北京卫星环境工程研究所的月尘环境模拟器、摩擦磨损试验机以及自行研制的模拟月尘,对车轮轮轴主要材料进行了磨损试验研究。试验样品为轮轴常用的铝合金、聚四氟乙烯及轴承钢。文章分析了试验前后样品的表面形貌,采用测试系统获得了轮轴材料在不同试验条件下的摩擦系数曲线,采用电子天平测量了材料的质量损失;分析了真空、大气、有无月尘等试验条件以及材料本身在磨损试验中的效应。研究结果可为月面巡视器等月面应用设备的研制提供可借鉴的信息。 展开更多

关键词 模拟月尘 月面巡视器 车轮轮轴 摩擦磨损试验

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嫦娥三号“玉兔号”巡视器行为规划方法 被引量：5

18

作者 高薇 蔡敦波 +2 位作者 周建平 高宇辉 殷明浩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期277-284,共8页

为支持"玉兔号"巡视器完成对月面较大空间范围的科学探测,对动态任务进行快速规划,提出了一种基于人工智能领域智能规划技术的自动化任务规划方法。提出了行为持续时间和行为效果动态确定的时态规划模型(TP^(DD&DE)),设... 为支持"玉兔号"巡视器完成对月面较大空间范围的科学探测,对动态任务进行快速规划,提出了一种基于人工智能领域智能规划技术的自动化任务规划方法。提出了行为持续时间和行为效果动态确定的时态规划模型(TP^(DD&DE)),设计了描述TP^(DD&DE)问题的规划领域定义语言PDDL——PDDL^(DD&DE),以及针对TP^(DD&DE)问题的启发式规划算法,运用Landmark知识分析规划问题结构,从而设计了合理反映动作前提评估顺序的启发函数。在嫦娥三号任务中,本文方法支撑"玉兔号"巡视器圆满完成了预期的科学探测任务。 展开更多

关键词 月面巡视器 行为规划 自动规划 任务建模 启发式搜索

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一种改进的巡视器惯性/视觉组合导航模型 被引量：5

19

作者 宁晓琳 徐勇志 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期9-18,共10页

在传统的以惯性与视觉相对运动参数差为观测量的惯性/视觉组合导航模型中,为了得到简单的观测矩阵,惯性相对旋转四元数与平台失准角之间的函数关系往往通过近似处理得到。但当航向角较大时,该近似处理的误差很大,不可忽略。为解决该问题... 在传统的以惯性与视觉相对运动参数差为观测量的惯性/视觉组合导航模型中,为了得到简单的观测矩阵,惯性相对旋转四元数与平台失准角之间的函数关系往往通过近似处理得到。但当航向角较大时,该近似处理的误差很大,不可忽略。为解决该问题,文章提出了一种不需该近似处理的改进的观测量误差分析方法,并建立了改进的观测模型。该方法利用含误差的惯性姿态已知的特点,得到了更精确的惯性相对旋转四元数误差表达式,减少了Kalman滤波中惯性与视觉相对旋转差的状态模型预测误差。月面仿真和地面试验表明该改进方法相比传统方法可实现更高的导航精度,其中位置精度提高达68%。 展开更多

关键词 惯性视觉组合导航 观测模型 月面巡视器 四元数 误差分析

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基于SA*的CE-3巡视器机械臂就位探测任务规划 被引量：1

20

作者 张涛 居鹤华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1286-1294,共9页

针对机械臂规划方法无法满足CE-3巡视器成像及探测光照约束、避碰及机械臂位形切换次数等约束的不足,提出一种基于SA*的月面巡视器机械臂就位探测任务规划算法。该算法在机械臂的工作空间进行搜索,根据星历计算太阳光照以解决光照约束,... 针对机械臂规划方法无法满足CE-3巡视器成像及探测光照约束、避碰及机械臂位形切换次数等约束的不足,提出一种基于SA*的月面巡视器机械臂就位探测任务规划算法。该算法在机械臂的工作空间进行搜索,根据星历计算太阳光照以解决光照约束,通过层次包围盒高效准确地进行机械臂碰撞检测以满足机械臂与环境不存在干涉的约束条件,通过相邻运动行为的代价削减保证规划后机械臂位形切换次数最少。最终通过月面巡视器在轨任务结果验证该算法的可行性。 展开更多

关键词 月面巡视器 机械臂 碰撞检测 SA＊算法 任务规划

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