針對火星車在火星行駛過程中存在的能量消耗過多等問題,提出了一種基于能量約束的路徑規(guī)劃算法.首先,考慮火星車克服重力做功以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部損耗等因素,推導(dǎo)出火星車的運(yùn)動(dòng)能量消耗函數(shù),并求解其最小值,構(gòu)建能量帶權(quán)圖;然后通過迪杰斯特拉算法,計(jì)算得到火星車能量帶權(quán)圖的能量消耗最小路徑,并使用五次多項(xiàng)式插值擬合的方法實(shí)現(xiàn)火星車的行駛軌跡規(guī)劃;最后,采用Adams軟件建立火星典型地形和火星車動(dòng)力學(xué)模型,采用Matlab/Simulink軟件搭建火星車控制器模型,對火星車在典型地形中的行駛過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)與控制聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所提路徑規(guī)劃算法的效果.結(jié)果表明,相對于傳統(tǒng)的避障路徑規(guī)劃算法,所提算法使火星車能量消耗減少了15%以上,可有效提高火星車的能量利用效率. 

【文章來源】：北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào). 2019,42(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【圖文】：

主動(dòng)懸架式火星車結(jié)構(gòu)示意圖

筆者使用混合坐標(biāo)系法對火星車進(jìn)行建模分析．關(guān)節(jié)i包括坐標(biāo)系Oi以及坐標(biāo)系，其分別屬于2個(gè)相連的部件，在初始狀況下兩坐標(biāo)系重合．坐標(biāo)系相對于坐標(biāo)系Oi-1的旋轉(zhuǎn)與位置之間的關(guān)系分別用表示，使用旋轉(zhuǎn)矩陣和位置矩陣表示坐標(biāo)系Oi相對于的旋轉(zhuǎn)以及位置變化．由于坐標(biāo)系與坐標(biāo)系Oi重合，因而，為零向量．由于在混合坐標(biāo)系定義中，z軸為旋轉(zhuǎn)軸，假定關(guān)節(jié)i旋轉(zhuǎn)角度為θi，則被定義為由此可見，坐標(biāo)系Oi相對于坐標(biāo)系Oi-1旋轉(zhuǎn)矩陣以及位置矩陣可表示為

當(dāng)h=h2時(shí)，僅在山坡正面運(yùn)動(dòng)時(shí)需要克服重力和關(guān)節(jié)內(nèi)部損耗做功，其余時(shí)間僅存在關(guān)節(jié)內(nèi)部損耗做功，其消耗能量為當(dāng)h2<h<h1時(shí)，火星車行進(jìn)到山的右側(cè)，重力做正功，重力勢能轉(zhuǎn)化為阻力做功，山坡后側(cè)行進(jìn)時(shí)僅有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部能量損耗．因而，能量消耗公式為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3029733