弱引力下小行星动量驱动机器人的可控跳跃行为

摘要：

以小行星表面着陆探测为背景,提出一种动量驱动机器人(MoRo)以满足弱引力复杂环境下的探测需求.该机器人利用弱引力环境下的摩擦和碰撞特性,通过主动辨识环境参数,规划和控制动量轮以产生期望的驱动力矩,完成可控性跳跃及腾空后的稳定拍照等任务.首先,基于MoRo的动量轮刹车机构特性,分析了MoRo在弱引力环境下的跳跃机理并对其跳跃方式进行了规划;接着考虑动量轮驱动机构三闭环伺服系统的非线性特性,基于Herze碰撞模型和Karnopp摩擦模型建立了MoRo在小行星表面的跳跃行为动力学模型;其次,使用机器学习算法建立环境参数和MoRo运动的函数关系,并基于环境参数规划动量轮转速实现跳跃距离和腾空高度的可控.最后,通过数值仿真校验了MoRo跳跃规划方法和控制方法的可行性.

关键词：小行星探测、动量驱动、跳跃行为动力学、机器学习

所属期刊栏目：42

分类号：V412.4+2(基础理论及试验)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国防科技重点实验室项目

在线出版日期：2021-07-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：572-580