月面巡视器地面行走试验系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102564784A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102564784A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201110429111.0(22)申请日2011.12.20(71)申请人北京卫星环境工程研究所地址100094北京市海淀区友谊路104(72)发明人樊世超王婉秋冯咬齐何玲王鹤杨林华蒋山平杨艳静贾阳任德鹏孙继鹏(51)Int.Cl.G01M99/00(2011.01)G01C25/00(2006.01)B64G7/00(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图33页(54)发明名称月面巡视器地面行走试验系统(57)摘要本发明公开了一种月面巡视器地面的行走试验系统，包括月球表面的月壤月貌模拟子系统、月面重力模拟分系统以及光照模拟分系统及配套试验设施，其中，月壤月貌模拟分系统用来对月表、月海/月陆区域的月壤环境进行模拟；月面重力模拟系统在地面精确复现月球重力环境中巡视器的轮地受力情况，满足巡视器地面行走试验的需求；光照模拟系统模拟着陆区域的月表光照环境。本发明的系统，已成功应用于巡视器的地面试验，配合完成移动性能、自主导航、路径规划、着陆器与巡视器的联合试验等多项试验任务，各项技术指标满足试验需求，为全面充分考核巡视器行走能力提供了条件。CN10256478ACN102564784A权利要求书1/2页1.一种月面巡视器地面的行走试验系统，包括月球表面的月壤月貌模拟子系统、月面重力模拟分系统以及光照模拟分系统及配套试验设施，其中，月壤月貌模拟分系统用来对月表、月海/月陆区域的月壤环境进行模拟；月面重力模拟系统在地面精确复现月球重力环境中巡视器的轮地受力情况，满足巡视器地面行走试验的需求；光照模拟系统模拟着陆区域的月表光照环境。2.如权利要求1所述的月面巡视器地面的行走试验系统，其中，配套试验设施主要包括场地监控设备、调度电话、水、电的条件保障设施。3.如权利要求1所述的月面巡视器地面的行走试验系统，其中，月壤月貌模拟子系统包括模拟月壤水平区、模拟月壤坡道区、模拟月坑，模拟月岩以及综合模拟月面区，这些区域均采用模拟真实月壤力学性能的模拟月壤来构建，模拟月壤水平区内包含至少两种以上的模拟月壤，以用于研究巡视器在不同性能指标的模拟月壤上的行走能力；模拟月壤坡道区内包含至少两种角度以上的坡度，以用于研究巡视器在不同坡度上的行走能力；模拟月坑和月岩根据试验需要和场地规划，在模拟月壤水平区和坡道区随机分布，以用于验证巡视器的越坑和越障能力，综合模拟月面区主要由模拟月壤构成，包含斜面、模拟月坑以及模拟月岩的多种月面典型形貌，且随机分布。4.如权利要求3所述的月面巡视器地面的行走试验系统，其中，各区域内的模拟月壤的平均厚度不小于30cm。5.如权利要求1所述的月面巡视器地面的行走试验系统，其中，月面重力模拟分系统包括二维支撑架、二维跟踪平台、位姿监控系统、恒拉力机构、相似吊架以及地面监控系统，二维支撑架在设置于墙体上的导轨X向滑动，二维支撑架下方有一相对于二维支撑架轴向(Y向)滑动的小车，小车下悬挂有二维跟踪平台，二维跟踪平台通过导轨、X，Y向的驱动电机装置以及滚珠丝杠的配合能够在二维水平面内沿X向和Y向滑动，二维跟踪平台下方固定有位姿监控系统及恒拉力机构，位姿监控系统主要由相机及固定在月面巡视器上的标志点组成，相机实时捕捉标志点的位置变化计算出月面巡视器的位移及姿态变化，即通过月球巡视器的质心与光学标志点之间的空间位置关系确定月球巡视器质心在相机坐标系的空间坐标，再根据悬吊点在相机坐标系的位置计算出月球巡视器质心相对于悬吊点的位置；吊索上端为给月球巡视车施加一定重力补偿力的恒拉力机构，下端固定连接有一相似吊架，恒拉力机构主要由单根吊索、吊索收放装置、拉力传感器及索力控制系统组成，索力控制系统根据拉力传感器反馈的单根吊索上拉力的数值控制收放装置收紧或放松吊索，实时保证吊索上的拉力恒定；地面监控系统根据位姿监控系统计算出的月球巡视器质心相对于悬吊点的位置量控制二维支撑架及二维跟踪平台在水平面内的机械运动，使吊索始终保持垂直以保证二维随动平台精确跟随月面巡视器的运动。6.如权利要求5所述的月面巡视器地面的行走试验系统，其中，所述支撑架为改造后的天车。7.如权利要求5所述的月面巡视器地面的行走试验系统，其中，二维跟踪平台上还设置有CCD相机。8.如权利要求6所述的月面巡视器地面的行走试验系统，其中，巡视器d的相似吊架上设置有靶标。9.如权利要求1所述的月面巡视器地面的行走试验系统，其中，光照模拟分系统主要2CN102564784A权利要求书2/2页包括灯具阵列、灯阵旋转结构、供电系统和通风散热系统。10.如权利要求9所述的月面巡视器地面的行走试验