目前,月球探測任務(wù)主要由著陸器和巡視器搭配完成,著陸器不具備行走能力,著陸后只能在原地探測,為克服著陸器局限,提出行走式著陸探測器,在著陸基礎(chǔ)上增加行走功能。由于月球復(fù)雜環(huán)境和著陸沖擊的影響,緩沖器復(fù)位機構(gòu)可能會發(fā)生故障,導(dǎo)致緩沖器無法自動恢復(fù)到原長,影響后續(xù)行走,本文針對復(fù)位機構(gòu)故障狀態(tài)下的行走式著陸探測器,對其行走能力展開研究:以行走式著陸探測器為研究對象,建立行走運動學(xué)方程,求解雅克比矩陣,建立探測器的著陸動力學(xué)模型,利用ADAMS仿真分析探測器在典型著陸工況下的著陸過程,得到各緩沖器的緩沖行程,為求解腿部工作空間和行走規(guī)劃提供依據(jù)。分析探測器復(fù)位機構(gòu)的故障類型,通過逆運動學(xué)求解復(fù)位機構(gòu)故障狀態(tài)下的腿部工作空間。提出工作空間法和響應(yīng)面法分析故障狀態(tài)下腿部的地形適應(yīng)能力。提出優(yōu)化探測器調(diào)整腿長的方法,基于NSGA-II算法,選擇腿部立足點作為設(shè)計變量,腿部地形適應(yīng)能力作為設(shè)計目標(biāo),調(diào)整后探測器四腿支撐,地形適應(yīng)能力達(dá)到帕累托最優(yōu)狀態(tài)。通過步態(tài)圖研究探測器在不同步態(tài)參數(shù)下的間歇步態(tài)和連續(xù)步態(tài),建立跨溝和越障等效行走模型,分析不同地形下的優(yōu)選步態(tài)。結(jié)合步態(tài)參數(shù)和插值點位置、速度和加速度...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究背景和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 星球著陸巡視探測器發(fā)展歷程
        1.2.2 著陸器著陸動力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 腿式巡視機器人運動研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡析
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 探測器行走運動學(xué)與著陸緩沖行程分析
    2.1 引言
    2.2 行走式著陸探測器構(gòu)型分析
        2.2.1 探測器機構(gòu)組成
        2.2.2 探測器自由度計算
    2.3 探測器并聯(lián)腿運動學(xué)分析
        2.3.1 逆運動學(xué)
        2.3.2 正運動學(xué)
        2.3.3 雅克比矩陣
    2.4 探測器著陸緩沖行程求解
        2.4.1 探測器著陸動力學(xué)模型
        2.4.2 探測器著陸虛擬樣機
        2.4.3 探測器著陸仿真分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 探測器復(fù)位機構(gòu)故障狀態(tài)下腿長調(diào)整研究
    3.1 引言
    3.2 探測器復(fù)位機構(gòu)故障類型分析
    3.3 探測器腿部工作空間分析
        3.3.1 復(fù)位機構(gòu)無故障狀態(tài)下腿部工作空間
        3.3.2 復(fù)位機構(gòu)故障狀態(tài)下腿部工作空間
    3.4 探測器地形適應(yīng)能力分析
        3.4.1 探測器腿部越障能力和跨溝能力
        3.4.2 越障能力和跨溝能力響應(yīng)面模型構(gòu)建
        3.4.3 響應(yīng)面模型構(gòu)建實例
    3.5 探測器復(fù)位機構(gòu)故障狀態(tài)下腿長調(diào)整方法研究
        3.5.1 腿長調(diào)整優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
        3.5.2 帶精英策略的非支配排序遺傳算法NSGA-Ⅱ
        3.5.3 腿長調(diào)整優(yōu)化實例
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于腿長調(diào)整的探測器行走規(guī)劃
    4.1 引言
    4.2 步態(tài)相關(guān)描述
        4.2.1 步態(tài)基本參數(shù)
        4.2.2 穩(wěn)定性判據(jù)
    4.3 步態(tài)規(guī)劃
        4.3.1 運動形式
        4.3.2 間歇步態(tài)規(guī)劃
        4.3.3 連續(xù)步態(tài)規(guī)劃
    4.4 典型地形下步態(tài)選擇
        4.4.1 平坦及跨溝步態(tài)
        4.4.2 越障步態(tài)
    4.5 足端軌跡規(guī)劃
        4.5.1 足端軌跡規(guī)劃方法
        4.5.2 三次樣條插值
        4.5.3 三次樣條插值軌跡規(guī)劃
    4.6 探測器重心與機體中心偏差計算
    4.7 本章小結(jié)
第5章 探測器典型地形下行走仿真分析
    5.1 引言
    5.2 平坦地形行走仿真分析
        5.2.1 探測器行走虛擬樣機
        5.2.2 平坦地形行走規(guī)劃
        5.2.3 平坦地形行走仿真結(jié)果分析
    5.3 崎嶇地形行走仿真分析
        5.3.1 崎嶇地形行走規(guī)劃
        5.3.2 崎嶇地形行走仿真結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3742572