一、中国研制星球机器人（论文文献综述）
田健[1]（2021）在《基于欠驱动构型描述的四足机器人自适应步态规划与控制》文中研究指明随着人类对深空探索的需求逐渐增强,采用移动式机器人登陆外星球成为了必不可少的步骤。当前月球车、火星车等外星球登陆设备均为轮式机器人,在面对沟壑、断裂以及狭窄等地形时无法胜任。仿生四足机器人兼具灵活性与稳定性,不仅可应用于外星球探索,在极端环境下的科研考察与紧急救援等多种场所均具有广阔的应用前景。在机器人进行外星球探索过程中,除了需要具备应用于地球上的传统机器人的各种性能外,由于行星表面非规则地形、地面塌陷、气流冲击等恶劣环境的影响,还要面临感知信息缺失、人为可操控性下降以及无法预先重复训练等多重挑战,这些因素对机器人控制器的鲁棒性和稳定性提出了更高的要求。为了提升机器人控制器对不可预知环境的适应性和抗干扰性,本文结合模型预测控制设计了四足机器人自适应步态规划控制器,提升了机器人对未知外部环境因素的自适应能力和运动稳定性。四足机器人动态运动过程中受外界环境影响会出现非规则触地情况,由此引起的非稳定支撑构型的控制效能直接影响着运动稳定性。首先,通过分析四足机器人机构设计方法与运动步态特征,引出了非稳定支撑构型控制效能分析的必要性。通过对单、双腿支撑系统运动学与动力学分析,基于等效腿理论和拉格朗日方程建立了单、双腿机器人动力学模型。同时,基于腿部雅可比矩阵与虚功原理,推导了腿任务空间、关节空间以及等效腿空间之间变量和力的转换关系,得到了等效腿变量表示的足底摩擦锥约束方程。然后,通过分解控制输入矩阵,分析了单、双腿支撑系统的欠驱动特性,并将控制器的设计转化为欠驱动系统控制问题和含约束的最优化力分配问题。最后,基于局部反馈线性化理论建立了欠驱动控制器,由驱动变量的选取方法引入了单、双腿支撑相的控制奇异性描述方法,动力学仿真验证了控制器对选取的驱动变量的跟踪效果,用于指导四足机器人足底力优化分配方法的设计。机器人独立执行勘探任务时,遇到突发状况会导致控制指令突变,对运动稳定性具有很大挑战;同时崎岖地形、外界冲击、偏心负载等不可预知的复杂情况会破坏机器人步态周期,影响基体控制精度和任务执行能力。足式机器人摆动腿落足点的选取决定了其适应复杂地形与外界冲击等恶劣环境的能力。首先,基于有限状态机设计了系统状态监测器用于各模块间状态变量同步与摆动相位切换,由此建立了一套时间-事件混合触发的四足机器人控制体系,优化了基体运动指令过渡环节和摆动相空间自适应落足点选取方法,构建了四足机器人自适应运动规划框架。同时,提出了局部互补优化力分配方法,基于虚拟模型控制算法设计运动控制器,仿真结果表明局部互补优化力分配方式提升了机器人对控制参数和步态周期的适应能力,且混合触发步态比固定周期步态对减小摆动腿触地冲击效果更明显。移动机器人在实际应用过程中往往通过视觉导航预先规划行走轨迹,同时具备对突发状况做出及时反应的能力。结合时间-事件混合触发机制设计了含约束预测的模型预测控制器,仿真结果表明相比于无约束预测方法,该控制器减小了腿触地对基体运动造成的冲击效应,预测时长增加在提高基体运动的平滑性的同时会延长单步仿真耗时。最后,对几种比较典型的应用场景进行了动力学仿真测试与对比分析,由仿真结果可知,采用基于模型预测控制算法与局部互补优化力分配方法设计的混合触发步态规划控制器有效提升了机器人对不可预知的非规则地面、斜坡地形、侧向冲击以及大质量偏心负载的适应能力,使得机器人在面对不可预知复杂环境时具有较强的适应能力并保持运动稳定性。通过研究四足机器人自适应规划与控制算法,可以有效提升其执行任务过程中自主处理不可预知环境或干扰的能力,提高不同地形上运动的稳定性,对于机器人更加成熟地应用于外星球勘探、军事侦察、科学考察以及极端环境救援等场所具有重要意义。
于兆玮[2]（2021）在《面向悬崖释放的星球熔岩管探测车设计及实验研究》文中认为近年来,月球及火星上熔岩管天窗的陆续发现,证明了星球地下存在着巨大空间,是目前深空探测任务中的高价值目标。星球熔岩管包含松软地形、悬崖环境、硬质崎岖路况等极端地形特征,是典型的非结构化地形,现有的星球探测车难以通过。尽管目前各国展开了星球熔岩管探测计划,但由于星球地下环境的几何物理特征数据稀缺,相关的机器人技术仍处于探索阶段。本文从现有的星球熔岩管悬崖环境数据出发,完成星球探测车的机械系统优化设计和实物样机研制,提出了适合于星球熔岩管探测车在天窗悬崖处移动的控制策略,为熔岩管探测车移动系统设计提供一种解决思路。在移动系统机械结构设计部分,基于已探测到的地球及外星球熔岩管地形几何物理特征,对探测任务需求进行分析,并以此确定主要技术指标及机械结构总体设计方案。基于探测车构型,确定移动系统的目标优化参数,构建载荷分配目标、稳定性目标等优化函数,引入地面通过性、干涉条件等约束条件,进而利用单目标遗传算法迭代求解参数优化结果。基于已有的探测车构型及主结构参数,对星球熔岩管探测车结构进行机械设计;并利用有限元软件对其中关键零部件进行刚强度分析。在移动系统控制策略设计部分,基于设计的熔岩管探测车机械结构,建立其在松软/硬质平地上与斜坡上的运动学模型,并且通过分析轮地接触相互作用力学模型,建立松软/硬质平地及斜坡上的探测车动力学模型。为了能够更好地完成探测任务,根据推导得到的运动学模型,设计基于MPC的轨迹跟踪控制策略,并通过仿真进行效果验证。考虑到悬崖环境下探测车移动容易出现滑移现象,提出熔岩管探测车在岩壁上的运动优化目标,基于推导得到的动力学模型与MPC跟踪控制策略,提出车轮-绳轮的协调跟踪控制策略,通过仿真试验验证跟踪效果。在移动系统试验验证部分,基于设计的星球熔岩管探测车移动系统机械结构及控制系统,开展仿真试验,对于探测车在松软/硬质平地上的越障能力、抗倾覆性等地面通过性能进行测试,并对探测车在悬崖环境中的横纵向移动能力进行试验。为了进一步确定熔岩管探测车在极端地形上的工作性能,搭建移动系统的软件平台和硬件系统,完成移动系统原理样机的研制,并开展整机实验验证车辆在松软地形与大坡度岩壁上的通过性。
孙俊凯,孙泽洲,辛鹏飞,刘宾,危清清,闫楚良[3]（2021）在《深空着陆探测足式机器人发展综述》文中提出介绍了世界主要航天大国关于深空着陆探测足式机器人的研究现状,对比分析了不同类型足式机器人的优缺点,从硬件与软件设计方面剖析了足式机器人在深空着陆探测任务中尚未工程化的主要问题。以此为基础,提炼出感知融合化技术、控制智能化技术、形态可重构技术、多机协同化技术等深空着陆探测足式机器人发展的关键技术,为中国研制深空着陆探测领域可工程应用的足式机器人提供参考。
齐华囡[4]（2021）在《三轮星球车伪从动轮的主动跟随控制研究》文中研究说明轮式移动机器人被广泛用于月球、火星等天体探测任务,这些天体地表的松软崎岖地形对星球车运动控制提出挑战。一方面,增加车轮数量可有效降低平均负载,减少车轮的滑转率和沉陷量,但同时造成多轮冗余驱动控制与能源消耗大的难题;另一方面,各车轮的运动状态差异较大时,将导致不可忽略的轮间内力对抗,降低了星球车的轨迹跟踪效率。因此,驱动轮之间的协调控制是充分发挥星球车运动能力和优化系统能源消耗的关键。本文主要的贡献是减小轮间内力对抗,保证星球车具有较高的移动效率。首先,从控制角度定义了一种新的车轮:伪从动轮（Pseudo-driven Wheel,PDW）。以三轮星球车为对象,推导了伪从动轮的运动学约束方程,以降低整机的运动学模型维度;研究速度跟踪力的主动跟随控制原理,实现了自适应分配车轮驱动速度与转向角度,减小轮间内力对抗;设计了自抗扰主动跟随控制算法（Active Disturbance Rejection Control）,并用劳斯–赫尔维茨稳定判据（Routh–Hurwitz）证明闭环控制的稳定性;设计了基于降解自由度的主动跟随控制策略,增强星球车在不平坦地形的通过能力;搭建了ADAMS-SIMULINK星球车运动控制仿真平台,验证此控制算法的有效性。然后,针对伪从动轮的主动跟随控制系统展开研究,结合运动学控制驱动能力强的特点,与速度跟踪力控制大大减小轮间内力对抗的特点,设计速度前馈的在线神经网络PID自适应控制系统;提出了“序列遗忘”数据更新方式,以减少噪声累积对在线极限学习机神经网络（Online Sequential Extreme Learning Machine,OS-ELM）泛化作用的影响;使用李雅普诺夫稳定性判据（Lyapunov）,证明闭环控制的稳定性。应用搭建的运动控制仿真平台,验证了此控制系统对未知环境更具适用能力。最后,开展多任务星球车路径跟随实验,证明了三轮星球车应用伪从动轮的必要性;验证了速度前馈的在线极限学习机PID（OS-ELM-PID）主动跟随控制系统的实用性。
秦日鹏,徐坤,陈佳伟,韩亮亮,丁希仑[5]（2021）在《一种星球探测六足轮腿机器人的设计与运动规划》文中研究表明针对星球探测,设计了一种具有高度对称性的六足轮腿机器人。为适应星球表面的复杂环境,该机器人具有不仅在机身水平面内中心对称而且关于机身水平面对称的结构,同时能够通过腿部构型的变化实现两种运动方式:轮行模式和足行模式。机器人的膝关节采用双平行四边形的传动机构,克服了现有足式机器人膝关节平行四边形机构传动的奇异问题,增加了膝关节的转动范围,实现了单腿关于机身水平面的对称运动。设计了一种基于指数坐标在SE（3）空间上规划的自适应步态,机器人可以利用该自适应步态在没有视觉传感器和局部地图的条件下,仅依靠足底力传感器和机身的惯性测量单元,实现自主连续稳定的行走。利用该机器人结构的高度对称性,提出了一种倾倒恢复策略以适应星球探测过程中的需求。以Adams和MATLAB为虚拟的仿真环境,对六足轮腿机器人的运动模式切换、自适应步态及倾倒恢复进行了仿真,验证了可行性。
孟光,韩亮亮,张崇峰[6]（2021）在《空间机器人研究进展及技术挑战》文中研究表明空间机器人是实现空间操控自动化和智能化的使能手段之一,在无人及载人的空间科学探索活动中至关重要。首先,回顾了国际空间站舱内外机器人、中国空间站机器人、在轨自由飞行空间机器人等几类轨道空间机器人工程应用现状,以及已成功在轨应用月面机器人和火星机器人两类星表机器人系统的应用现状。其次,针对空间机器人后续日益复杂的任务需求,探讨了空间机器人在机构构型、关节驱动、末端操作、感知认知、行走移动、动力学与控制等方面面临的技术挑战。然后,论述了空间机器人在多臂、超冗余、柔性化、可重构、仿生等新型机构构型方面的探索,介绍了空间机器人主动、被动柔顺关节方面的研究进展,论述了空间机器人末端执行器在专用化工具及通用化多指灵巧手两个方向的研究进展,总结了星表机器人在新型移动机构构型、高自主导航方面的研究进展,介绍了空间机器人在多传感器集成融合、力与触觉感知方面的研究进展,论述了空间机器人在多臂协调控制、柔顺控制、漂浮基座抓捕动力学控制等方面的研究进展。最后,展望了空间机器人在空间目标抓捕与移除、高价值飞行器在轨服务与维修、空间大型构件在轨组装及星球科学探测等方面的应用前景。
张元勋,黄靖,韩亮亮[7]（2021）在《星表移动探测机器人研究现状综述》文中研究指明星表移动探测机器人是多学科、高新技术的结晶,用于非结构化环境中的星球表面探测,能有效减轻人类工作强度、保护人身安全以及代替人类完成恶劣环境下的科研探测工作,有着巨大的经济和社会效益。本文对已发射的探测器进行了统计,系统梳理了成功着陆月球、火星的探测机器人的技术参数、结构与机构组成等,综合对比了各国在星表移动探测机器人研制方面的技术状态。结合国内外的研究现状和成果,重点针对星表移动探测机器人移动系统的研究进行了梳理,将星表移动探测机器人从运动形式上划分为轮式、腿式、履带式及其他类型4种形式,对每类机器人的研究进展、技术参数、结构与机构形式、运动形态等进行了系统回顾和详细分析。结合星表移动探测机器人面临的探测任务及发展方向,对星表移动探测机器人未来发展趋势进行了展望。
张立宪,肖广洲,王东哲,李云鹏,韩岳江,刘冬雨,王为[8]（2020）在《在轨对星球表面遥操作技术现状与展望》文中研究指明在轨对星球表面遥操作技术面向未来星球表面样本收集与分析、设备运输与部署、基础设施建设与维护等日愈增长的复杂任务需求,通过星球轨道载人航天器内的航天员在轨遥操作星球表面的机器人执行作业任务,是推动未来载人登月、月球基地建设和载人火星探测等任务实质进展的关键支撑.本文综述了NASA, ROSCOSMOS, ESA等航天机构围绕在轨对星球表面遥操作开展的Surface Telerobotics, KONTUR, METERON等工程专项和系列在轨技术试验,分析了在轨对星球表面遥操作中的人机交互界面设计、人机工效设计、力反馈和空间通信等关键技术,并结合中国未来深空探测发展趋势和任务需求,提出了利用即将建成的中国空间站开展航天员在轨对地遥操作挖掘安置试验、遥操作建筑3D打印试验等技术试验设想,为中国未来月球基地建设等重大深空任务中在轨对星球表面遥操作技术的研究和试验验证提供参考.
路达,刘金国,高海波[9]（2021）在《星球表面着陆巡视一体化探测机器人研究进展》文中研究说明针对深空探测领域星球表面着陆巡视一体化的探测任务需求,全面而简要地回顾了国内外星球表面着陆巡视探测任务的发展历程,概述了在着陆过程中减速和缓冲减振方法及移动探测情况,指出了传统着陆巡视系统存在系统复杂、可靠性低、着陆缓冲装置的质量和体积占比高、着陆后姿态无法调整等局限,对比分析了着陆巡视一体化机器人的优势。在此基础上,分别综述了腿式移动机器人、风力驱动球形机器人、小型跳跃机器人和张拉整体机器人等具备着陆巡视一体化功能的机器人的研究进展;对各类机器人的性能特点进行了对比分析并给出了各自的适用范围;最后展望了未来星球表面着陆巡视一体化机器人的发展趋势,探讨了未来有待于进一步深入研究的难题及可能的解决途径。
陈超[10]（2019）在《松软崎岖地形中星球车运动参数估计及协调跟踪控制》文中研究指明2019年“嫦娥四号”实现月球背面着陆,标志着我国在月球探测方面取得了显着的成果,加之近年来火星探测的不断推进,星球探测又重新回到了大众的视野中。作为星球探测任务的载体平台,星球车在任务中有着举足轻重的地位。考虑星球表面松软星壤以及崎岖地形的实际情况,如何对此种情况下的星球车进行运动控制,成为能否安全高效地完成科学探测任务的关键。目前针对星球车及其所代表的轮式移动机器人的研究,大多数仍然停留在非完整约束成立的条件下,且大部分地形都是平坦地形。当星球车运行在松软崎岖地形中时,滑转/滑移现象的存在导致非完整约束被破坏,而且平坦地形中控制律在崎岖地形中效果不佳,这些都为星球车的轨迹跟踪控制提出了挑战。另外,星球车一般采用多轮结构且各个车轮独立驱动,这使其成为典型的冗余驱动系统,如何优化协调分配各个车轮的控制输入,以降低不必要的内力损耗,也是值得研究的问题。因此,针对以上两类问题,本文以松软崎岖地形中的六轮摇臂式星球车为研究对象,在考虑滑转/滑移以及冗余驱动的情况下,对星球车的轨迹跟踪控制及驱动优化协调分配问题进行了研究。针对当前大部分轮式移动机器人跟踪控制研究中运动学/动力学建模都是建立在二维平面上的问题,本文建立了松软崎岖地形中的星球车运动学/动力学三维模型,通过分析实际运行中可控的自由度,对所建立的模型进行精简,推导得出了松软崎岖地形中只包含可控自由度的星球车运动学/动力学三维模型。根据星球车摇臂悬架结构中各个关节的关系,推导了车体速度与车轮速度的雅克比矩阵以及车体与车轮轮轴坐标系之间的矩阵转换关系,从而可以根据整车的控制输入计算各个车轮的控制输入,也可以将车轮的受力等效到整车。同时对建模中需要获取的关键运动参数,轮地接触角和滑转率,进行了估计,以应用于后续的跟踪控制及协调控制分配中。通过在仿真平台ROSTDyn中开展仿真,验证了关键运动参数估计方法的有效性。在松软崎岖地形中,滑转/滑移现象会影响星球车对期望轨迹的跟踪,同时星球车系统属于强耦合,非线性的多入多出系统,设计控制律的难度相对比较大。针对以上两个问题,基于前述运动学/动力学三维模型,利用改进型自抗扰控制器能够解耦多入多出系统,以及能够实时估计并补偿总和扰动的特性,设计了改进型自抗扰控制器以实现对期望轨迹的跟踪。星球车采用四角轮独立转向的方式,在轨迹跟踪中,需要调整四个车轮的转向角度来调节跟踪效果。在考虑滑转/侧向滑移对星球车运动状态的影响的情况下,对转向控制进行研究,得到了各转向轮转角的计算公式。通过在仿真平台中对余弦曲线和圆形曲线进行跟踪,验证了控制算法的有效性。多轮独立驱动的星球车属于冗余驱动系统,控制输入大于被控自由度,因而需要对各个车轮的控制输入进行协调分配,以降低在松软崎岖地形中运动时由于运动状态不同导致的内力损耗。针对此问题,提出了同时考虑力和运动信息的协调控制方法。考虑运动信息的控制输入由基于运动学模型的轨迹跟踪控制器得到,考虑力信息的控制输入由基于动力学模型的H2/H∞-QP控制器得到,通过对两个控制输入进行加权组合,最终获得能够实现协调跟踪控制的控制输入。通过仿真验证了算法的有效性。最后,对实验平台中的控制架构进行了改进,并进行了算法移植;搭建了沙场以模拟松软崎岖星壤环境,配合视觉捕捉系统,完成最终的整车实验验证。通过一系列整车实验验证了前述所研究的跟踪控制及协调分配算法的有效性。
二、中国研制星球机器人（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、中国研制星球机器人（论文提纲范文）
（1）基于欠驱动构型描述的四足机器人自适应步态规划与控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 四足机器人整体研究现状与分析 |
| 1.3 摆动轨迹规划研究现状与分析 |
| 1.4 支撑相控制算法研究现状与分析 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 四足机器人机构与步态分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机构分析 |
| 2.3 运动步态 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 四足机器人欠驱动构型控制奇异性与效能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于等效腿模型的欠驱动支撑构型动力学建模 |
| 3.2.1 基于等效腿的单腿运动学分析 |
| 3.2.2 基于拉格朗日方程的单腿等效动力学建模 |
| 3.2.3 关节-任务-等效腿空间的变量等效变换 |
| 3.2.4 基于拉格朗日方程的双腿等效动力学建模 |
| 3.2.5 摩擦锥约束分析 |
| 3.3 欠驱动支撑构型控制器设计与奇异性描述 |
| 3.3.1 基于局部反馈线性化的单腿构型欠驱动控制器设计 |
| 3.3.2 单腿支撑构型的控制奇异性描述 |
| 3.3.3 基于输入矩阵分解的双腿构型欠驱动控制器设计 |
| 3.3.4 双腿支撑构型的控制奇异性描述 |
| 3.4 欠驱动支撑构型动力学仿真分析与验证 |
| 3.4.1 单腿机器人支撑动力学仿真 |
| 3.4.2 双腿机器人支撑相控制效能仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于虚拟模型控制四足机器人自适应运动规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于时间-事件混合触发的控制流程规划 |
| 4.2.1 模块化控制器结构设计 |
| 4.2.2 基于有限状态机的状态监测器 |
| 4.3 四足机器人运动自适应规划 |
| 4.3.1 基于快速跟踪微分器的基体运动规划 |
| 4.3.2 空间自适应摆动落足点规划 |
| 4.4 基于局部互补优化的虚拟模型控制器设计 |
| 4.4.1 含前馈的虚拟模型控制器 |
| 4.4.2 局部互补优化力分配 |
| 4.5 运动控制效果与步态参数动力学实验验证 |
| 4.5.1 四足机器人姿态轨迹跟踪分析 |
| 4.5.2 面向控制参数与步态周期的适应性验证 |
| 4.5.3 机器人姿态运动控制实验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于模型预测控制四足机器人运动控制器设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型预测控制器设计与优化 |
| 5.2.1 理论基础 |
| 5.2.2 基于输入矩阵与约束预测的控制器优化设计 |
| 5.2.3 不同预测方式下跟踪效果验证 |
| 5.3 不可预知复杂外界环境下的运动测试 |
| 5.3.1 连续非规则地面测试 |
| 5.3.2 大角度斜坡测试 |
| 5.3.3 侧向冲击测试 |
| 5.3.4 偏心负载测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）面向悬崖释放的星球熔岩管探测车设计及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 星球熔岩管探测现状 |
| 1.2.2 星球熔岩管探测车机构研究现状 |
| 1.2.3 星球熔岩管探测车控制策略研究现状 |
| 1.3 现有星球熔岩管探测车局限性分析 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 面向悬崖释放的熔岩管探测车机械结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 面向悬崖释放工况的探测车总体设计方案 |
| 2.2.1 探测工况及需求分析 |
| 2.2.2 探测车主要技术指标 |
| 2.2.3 机械结构总体设计方案 |
| 2.3 星球熔岩管探测车主结构参数优化设计 |
| 2.3.1 熔岩管探测车几何参数定义 |
| 2.3.2 轮式移动系统约束条件分析 |
| 2.3.3 面向悬崖释放的目标优化函数设计 |
| 2.3.4 基于单目标遗传算法的参数优化 |
| 2.4 关键零部件设计及有限元分析 |
| 2.4.1 前轮系统结构设计 |
| 2.4.2 系绳系统结构设计 |
| 2.4.3 箱体布置及整体结构搭建 |
| 2.4.4 关键零部件有限元分析 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 星球熔岩管探测车悬崖释放控制策略设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 悬崖环境下探测车运动学及力学模型搭建 |
| 3.2.1 探测车运动学模型研究 |
| 3.2.2 探测车动力学模型研究 |
| 3.3 松软/硬质平地上轨迹跟踪控制策略设计 |
| 3.3.1 运动约束条件分析 |
| 3.3.2 基于MPC的轨迹跟踪控制策略设计 |
| 3.3.3 平地跟踪控制仿真验证 |
| 3.4 悬崖环境中探测车协调控制策略设计 |
| 3.4.1 面向抗打滑需求的系绳张力优化策略设计 |
| 3.4.2 车轮-绳轮协调跟踪控制策略设计 |
| 3.4.3 协调跟踪控制稳定性证明 |
| 3.4.4 悬崖环境中协调跟踪控制仿真验证 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 星球熔岩管探测车仿真及实验分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 星球熔岩管探测车移动性能仿真验证 |
| 4.2.1 仿真平台搭建 |
| 4.2.2 松软/硬质地形通过性能测试 |
| 4.2.3 悬崖通过性能仿真验证 |
| 4.3 星球熔岩管探测车控制策略仿真验证 |
| 4.3.1 松软/硬质地形上轨迹跟踪控制策略验证 |
| 4.3.2 悬崖环境中协调跟踪控制策略验证 |
| 4.4 星球熔岩管探测车原理样机研制 |
| 4.4.1 机械结构搭建 |
| 4.4.2 电控系统设计 |
| 4.5 星球熔岩管探测车整机实验 |
| 4.5.1 松软/硬质地形通过性实验 |
| 4.5.2 悬崖及斜坡通过性实验 |
| 4.6 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（3）深空着陆探测足式机器人发展综述（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 中美欧深空着陆探测足式机器人的发展 |
| 1.1 美国 |
| 1.1.1 Ambler机器人 |
| 1.1.2 Dante Ⅱ机器人 |
| 1.1.3 Athlete机器人 |
| 1.2 欧洲 |
| 1.2.1 SpaceClimber机器人 |
| 1.2.2 Rimres机器人 |
| 1.2.3 Charlie机器人 |
| 1.2.4 Spacebok机器人 |
| 1.3 中国 |
| 1.3.1 NOROS机器人 |
| 1.3.2 E1Spider机器人 |
| 1.3.3 轮腿式可移动载人月面着陆器 |
| 2 深空着陆探测足式机器人对比 |
| 3 走向工程化存在的问题 |
| (1)缺乏高效智能的软件系统。 |
| (2)缺乏综合性能出色的硬件系统。 |
| 4 深空着陆探测足式机器人关键技术 |
| (1)感知融合化技术。 |
| (2)控制智能化技术。 |
| (3)形态可重构技术。 |
| (4)多机协同化技术。 |
| 5 结束语 |
（4）三轮星球车伪从动轮的主动跟随控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 星球车三轮构型研究现状 |
| 1.2.2 星球车运动学模型研究现状 |
| 1.2.3 星球车运动控制任务及方法研究现状 |
| 1.2.4 星球车多轮协调运动控制研究现状 |
| 1.2.5 星球车多轮智能运动控制研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 伪从动轮及主动跟随控制原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 伪从动轮定义及运动学约束方程 |
| 2.3 伪从动轮的速度跟踪力控制研究 |
| 2.3.1 三轮星球车的轮间内力分析 |
| 2.3.2 速度跟踪力的主动跟随控制原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 伪从动轮降解自由度的主动跟随控制策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于降解自由度的控制策略研究 |
| 3.3 自抗扰主动跟随控制算法设计 |
| 3.3.1 轮地接触力学分析 |
| 3.3.2 无模型的自抗扰控制器ADRC设计 |
| 3.3.3 劳斯-赫尔维茨闭环控制稳定性分析 |
| 3.4 降解自由度的自抗扰主动跟随控制仿真验证 |
| 3.4.1 星球车运动控制仿真平台搭建 |
| 3.4.2 自抗扰控制仿真结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 伪从动轮的在线神经网络主动跟随控制系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 在线极限学习机PID控制器设计 |
| 4.2.1 “序列遗忘”更新方式的神经网络模型 |
| 4.2.2 李雅普诺夫闭环控制稳定性分析 |
| 4.3 速度前馈的OS-ELM-PID控制系统仿真验证及分析 |
| 4.3.1 配置ADAMS-SIMULINK仿真环境 |
| 4.3.2 在线神经网络控制仿真结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 伪从动轮的主动跟随控制实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于运动学模型与速度跟踪力的主动跟随控制对比实验 |
| 5.2.1 松软地形中四驱动三轮星球车和实验任务 |
| 5.2.2 伪从动轮直行与转向跟随运动实验数据及分析 |
| 5.2.3 本节实验总结 |
| 5.3 基于降解自由度控制策略的对比实验 |
| 5.3.1 松软与砾石地形中四驱动三轮星球车和实验任务 |
| 5.3.2 伪从动轮直行与转向跟随运动实验数据及分析 |
| 5.3.3 本节实验总结 |
| 5.4 基于在线神经网络的主动跟随控制系统实验 |
| 5.4.1 松软地形中二驱动三轮星球车和实验任务 |
| 5.4.2 伪从动轮的突变运动实验数据及分析 |
| 5.4.3 本节实验总结 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）一种星球探测六足轮腿机器人的设计与运动规划（论文提纲范文）
| 1 机器人设计与运动分析 |
| 1.1 机器人设计 |
| 1.2 轮行运动学分析 |
| 1.3 足行运动学分析 |
| 1.4 运动模式切换运动规划 |
| 2 自适应步态设计 |
| 2.1 虚拟支撑平面 |
| 2.2 基于指数坐标在SE(3）空间的机身轨迹规划 |
| 2.3 摆动分支运动轨迹规划 |
| 3 倾倒恢复运动规划 |
| 4 仿真验证 |
| 4.1 运动模式切换 |
| 4.2 自适应步态 |
| 4.3 倾倒恢复运动 |
| 5 结论 |
（6）空间机器人研究进展及技术挑战（论文提纲范文）
| 1 轨道空间机器人的应用现状 |
| 1.1 国际空间站舱外工作机器人系统 |
| 1.2 国际空间站舱内工作机器人系统 |
| 1.3 中国空间站机器人系统 |
| 1.4 在轨自由飞行空间机器人应用进展 |
| 2 星表空间机器人应用现状 |
| 2.1 月面机器人 |
| 2.2 火星机器人 |
| 3 空间机器人技术难点与研究进展 |
| 3.1 空间机器人机构构型 |
| 3.2 空间机器人关节与驱动控制 |
| 3.3 空间机器人末端抓取与操作技术 |
| 3.4 空间机器人行走移动技术 |
| 3.5 空间机器人感知与认知技术 |
| 3.6 空间机器人动力学与控制技术 |
| 4 空间机器人未来应用展望 |
| 5 结论 |
（7）星表移动探测机器人研究现状综述（论文提纲范文）
| 1 星球探测机器人在轨试验现状 |
| 1.1 月球探测 |
| 1.2 火星探测 |
| 2 原理样机研究现状 |
| 2.1 轮式机器人 |
| 2.2 腿式机器人 |
| 2.3 履带式机器人 |
| 2.4 其他类型机器人 |
| 3 未来发展趋势 |
| 4 结论 |
（8）在轨对星球表面遥操作技术现状与展望（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 必要性分析 |
| 3 研究进展 |
| 3.1 Surface Telerobotics工程专项 |
| 3.2 KONTUR工程专项 |
| 3.3 METERON工程专项 |
| 4 关键技术 |
| 4.1 人机交互界面设计 |
| 4.2 人机工效设计 |
| 4.3 力反馈 |
| 4.4 空间通信 |
| 5 展望 |
| 5.1 在轨对地遥操作挖掘安置试验 |
| 5.2 在轨对地遥操作建筑3D打印试验 |
| 6 总结 |
（9）星球表面着陆巡视一体化探测机器人研究进展（论文提纲范文）
| 1 传统着陆巡视系统及存在的主要问题 |
| 2 着陆巡视一体化机器人分类及研究现状 |
| 2.1 腿式着陆巡视一体化机器人 |
| 2.2 仿风滚草球形机器人 |
| 2.3 小型跳跃机器人 |
| 2.3.1 面向星球探测任务的小型跳跃机器人 |
| 2.3.2 地面用小型跳跃机器人 |
| 2.4 张拉整体机器人 |
| 3 结论与展望 |
（10）松软崎岖地形中星球车运动参数估计及协调跟踪控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究目的及意义 |
| 1.2 星球车样机及运动参数估计研究现状 |
| 1.2.1 星球车样机研究现状 |
| 1.2.2 星球车建模及运动参数估计研究现状 |
| 1.3 星球车协调跟踪控制研究现状 |
| 1.3.1 星球车轨迹跟踪研究现状 |
| 1.3.2 星球车协调控制研究现状 |
| 1.4 国内外研究现状对比与分析 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 松软崎岖地形中星球车建模及运动参数估计研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 六轮星球车平台简介 |
| 2.3 松软崎岖地形中星球车三维建模 |
| 2.3.1 松软崎岖地形中星球车运动学建模 |
| 2.3.2 松软崎岖地形中星球车动力学建模 |
| 2.4 松软崎岖地形中星球车运动参数估计 |
| 2.4.1 车轮接触角信息估计 |
| 2.4.2 车轮滑转/滑移估计 |
| 2.5 星球车运动参数估计仿真及分析 |
| 2.5.1 ROSTDyn2.0 仿真平台构成 |
| 2.5.2 星球车车轮接触角估计仿真及分析 |
| 2.5.3 星球车滑转/滑移估计仿真及分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于自抗扰技术的星球车轨迹跟踪控制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于改进型线性自抗扰技术的星球车轨迹跟踪控制器设计 |
| 3.2.1 改进型线性自抗扰控制器(ILADRC)设计 |
| 3.2.2 基于运动学模型的改进型自抗扰控制器设计 |
| 3.2.3 基于动力学模型的改进型自抗扰控制器设计 |
| 3.3 改进型自抗扰控制器的参数整定及收敛性分析 |
| 3.3.1 改进型自抗扰控制器的参数整定 |
| 3.3.2 改进型自抗扰控制器收敛性分析 |
| 3.4 星球车轨迹跟踪中转向控制 |
| 3.5 星球车轨迹跟踪控制仿真及分析 |
| 3.5.1 改进型线性自抗扰控制器各部分仿真及分析 |
| 3.5.2 星球车轨迹跟踪仿真及分析 |
| 3.5.3 多种控制方法对比仿真及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 松软崎岖地形中星球车协调跟踪控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于混合H_2/H_∞-QP理论的星球车协调控制研究 |
| 4.2.1 基于混合H_2/H_∞理论的整车协调控制研究 |
| 4.2.2 基于QP优化理论的车轮协调控制分配研究 |
| 4.3 星球车协调跟踪问题分析及实现方法 |
| 4.3.1 星球车协调跟踪问题分析 |
| 4.3.2 星球车协调跟踪问题实现方法 |
| 4.4 星球车协调跟踪控制仿真及分析 |
| 4.4.1 基于混合H_2/H_∞理论的整车协调控制器仿真及分析 |
| 4.4.2 基于QP优化理论的车轮协调控制分配仿真及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 松软崎岖地形中星球车协调跟踪控制实验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 星球车实验环境简介 |
| 5.3 星球车车体速度与车轮中心速度映射关系实验验证 |
| 5.4 松软崎岖地形中星球车轨迹跟踪控制实验验证 |
| 5.4.1 松软崎岖地形中的直线轨迹跟踪实验验证 |
| 5.4.2 松软崎岖地形中的圆弧轨迹跟踪实验验证 |
| 5.4.3 松软崎岖地形中的余弦轨迹跟踪实验验证 |
| 5.5 星球车协调跟踪控制实验验证 |
| 5.5.1 平坦松软地形中协调跟踪控制实验验证 |
| 5.5.2 斜坡松软地形中协调跟踪控制实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、中国研制星球机器人（论文参考文献）
- [1]基于欠驱动构型描述的四足机器人自适应步态规划与控制[D]. 田健. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]面向悬崖释放的星球熔岩管探测车设计及实验研究[D]. 于兆玮. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]深空着陆探测足式机器人发展综述[J]. 孙俊凯,孙泽洲,辛鹏飞,刘宾,危清清,闫楚良. 中国机械工程, 2021(15)
- [4]三轮星球车伪从动轮的主动跟随控制研究[D]. 齐华囡. 哈尔滨理工大学, 2021
- [5]一种星球探测六足轮腿机器人的设计与运动规划[J]. 秦日鹏,徐坤,陈佳伟,韩亮亮,丁希仑. 航空学报, 2021(01)
- [6]空间机器人研究进展及技术挑战[J]. 孟光,韩亮亮,张崇峰. 航空学报, 2021(01)
- [7]星表移动探测机器人研究现状综述[J]. 张元勋,黄靖,韩亮亮. 航空学报, 2021(01)
- [8]在轨对星球表面遥操作技术现状与展望[J]. 张立宪,肖广洲,王东哲,李云鹏,韩岳江,刘冬雨,王为. 中国科学:技术科学, 2020(06)
- [9]星球表面着陆巡视一体化探测机器人研究进展[J]. 路达,刘金国,高海波. 航空学报, 2021(01)
- [10]松软崎岖地形中星球车运动参数估计及协调跟踪控制[D]. 陈超. 哈尔滨工业大学, 2019