将轮式、腿关节式、履带式三种机构结合起来设计了一种月球车,此车对低重力条件下的月球表面实际环境具有良好的适应性。月球车在起伏不平的地表环境中具有独特的动态特性,通过对月球车障碍地形下的越障运动过程进行理论建模和数值仿真,进而建立虚拟样机模型进行动态仿真对比研究,分析了月球车的越障特性,验证了机构设计的有效性。

车体平衡机构是摇臂悬架式月球车移动系统的重要组成部分,起到调节摇臂悬架运动和受力,减小主车体因地形变化所受的扰动作用。基于轮系式月球车车体差动平衡机构的结构设计,综合考虑了轮齿啮合刚度、摇臂轴扭转变形及齿轮传动回差的影响,建立了虚拟样机模型,在ADAMS软件环境下进行了动态仿真分析,得出该机构的动态特性,为该机构的改进及其在月球车上的实际应用提供了参考依据。

提出了三摇臂悬架和双曲柄滑块联动扭杆悬架两种新型月球车悬架系统;建立了月球车移动性能评价的数学模型;采用虚拟样机技术,从地面自适应、行驶平顺性、越障性能三个方面对月球车的移动性能进行动力学分析。仿真结果表明,双曲柄联动扭杆悬架月球车具有很好的移动性能。

为增强月球探测机器人在三维崎岖环境下运动的动态调整能力,采用虚拟样机技术从车轮雅可比矩阵导出了月球车6个车轮的运动学方程。可用最小二乘法从6个车轮的单独雅可比矩阵导出月球车车体的位置和方向,用加速度计测量车体的俯仰角速度和滚动角速度,从而得到月球车的运动速度。仿真结果表明:用该运动学建模方法开发的HIT-1型月球车在崎岖地形中移动时具有动态调整其运动构型的能力,可增强车体的安全性和稳定性;该方法可作为一种通用的三维轮式移动机器人的运动学建模方法。

采用“虚拟样机”技术 ,建立一个集三维实体设计、动力学建模、控制、可视化仿真于一体的虚拟月面计算机仿真环境 ,对月球机器人的静力学、运动学以及动力学进行了仿真研究 ,为月球机器人结构参数、动力学参数及控制算法的优化提供了设计参数和验证场所

参考国内外月球探测的现状 ,对月球探测机器人的关键技术进行了分析 ;根据月球探测机器人的任务要求 ,提出了开发我国月球探测机器人系统的具体实现方案 .在该方案中 ,采用“虚拟样机”技术 ,建立一个集三维实体设计、动力学建模、控制、可视化仿真于一体的虚拟月面计算机仿真环境 ,对月球机器人的静力学、运动学以及动力学进行仿真研究 ,为月球探测机器人结构参数、动力学参数及控制算法的优化提供了设计参数和验证场所 ;针对月面的复杂环境 ,提出建立一套智能传感系统的思想 ,从而实现机器人在复杂、未知的环境中的自主导航与控制 .