月球车释放对着陆器稳定性的影响

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月球车释放对着陆器稳定性的影响

邓宗全^1,2, 李奎^1,2, 刘荣强^1,2, 姜生元^1,2

1. 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室, 黑龙江哈尔滨 150001;
2. 哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001

收稿日期:2011-04-14 修回日期:2011-05-13 出版日期:2011-12-25 发布日期:2011-12-08
通讯作者: 邓宗全 E-mail:denzq@hope.hit.edu.cn
作者简介:邓宗全(1956-) 男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:机器人技术、宇航空间机构。 Tel: 0451-86402047 E-mail:denzq@hope.hit.edu.cn
李奎(1979-) 男,博士研究生,讲师。主要研究方向:宇航空间机构、机器人技术。 E-mail: kui_li@126.com
基金资助:
国家自然科学基金 (50935002); 机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学)自主研究课题(SKLRS200802C);"111"计划(B07018)

Influence of Rover Unloading on Lunar Lander Stability

DENG Zongquan^1,2, LI Kui^1,2, LIU Rongqiang^1,2, JIANG Shengyuan^1,2

1. State Key Laboratory of Robotics and Systems, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China;
2. School of Mechanical and Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

Received:2011-04-14 Revised:2011-05-13 Online:2011-12-25 Published:2011-12-08

摘要/Abstract

摘要： 因基于摇臂式月球车释放机构在月球车释放时对着陆器的倾翻力矩较大,易使着陆器倾翻而导致整个探测任务失败,所以对月球车着陆释放时着陆器稳定性的研究尤为重要。将着陆器腿不等量压缩、月面坡度、低重力环境、释放加速度等因素进行参数化处理;应用D-H坐标法得到基于各参量的支撑多边形坐标以及着陆器和月球车的位姿方程,进而建立了月球车释放过程中的零力矩点(ZMP)坐标方程和稳定性判定依据。通过实例仿真分析,一方面验证了方程的正确性,另一方面得到了各参数对着陆器稳定性的影响,进而求得着陆器不倾翻的临界月球车着陆释放速度,该速度为月球车着陆释放控制提供了理论依据。

关键词: 稳定性, 零力矩点, 着陆器, 月球车, 摇臂式释放机构

Abstract: When a lunar rover is being unloaded from the lander by a rocker-style unloading mechanism, the overturning moment acting on the lander may be so large that it can make the whole exploration mission a failure. Therefore it is very important to research on the impact of rover unloading on lander stability. Different compression extents of the lander leg and complicated conditions of the lunar surface and unloading speeds are first defined as parameters and then support polygon coordinates and the positions of the rover can be expressed as the equations of these parameters by the D-H coordinate method, and finally the zero moment point (ZMP) coordinate equation and stability criteria are found. It can be verified that the equation is correct and the influence of every parameter on lander stability and the critical instability speed are found by simulation example analysis. This study can serve as the theoretical basis for the control strategy of rover unloading.

Key words: stability, zero moment point, lander, lunar rover, rocker-style unloading mechanism

中图分类号:

V476.3

邓宗全, 李奎, 刘荣强, 姜生元. 月球车释放对着陆器稳定性的影响[J]. 航空学报, 2011, 32(12): 2318.

DENG Zongquan, LI Kui, LIU Rongqiang, JIANG Shengyuan. Influence of Rover Unloading on Lunar Lander Stability[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2011, 32(12): 2318.

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