月球车轮速控制方法及使用该方法的月球车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航天控制领域，适用于拥有六轮摇杆悬吊式悬架移动系统且各轮均独 立驱动的月球车，特别是一种月球车轮速控制方法及使用该方法的月球车。
【背景技术】
[0002] 人类对月球的探测始于1958年。到目前为止，已发射66个探测器，大部分探测集中 在20世纪60-70年代。月球车在人类探月活动中扮演着极其重要的角色。它是携带各种考察 仪器在月球表面完成特定科学探测任务的车辆，然后月球表面地形复杂，所W月球车的行 走性能关系到月面探测任务的执行能力和效果，月球车的行走系统必须要有良好的通过性 和平顺性，较好的地形适应能力，能过实现一定程度的越障功能。
[0003] 月球车在月壤上行走的时候，当不同的轮子所在地面的坡度和轨迹不同的时候， 车轮和地面的夹角也会不同，且随时间而变化，那么车轮所需要的转速也会随时间而变化。 月球地面泥±松散，如果对车轮进行统一驱动，必然会导致车轮打滑，由此会导致月球车能 量的浪费，更可怕的是可能导致车轮深陷月壤之中不能前进。所W，对月球车的六个车轮进 行单独控制显得尤为重要。
[0004] 经过对现有技术的检索发现，一种月球车多规律仿真测试系统（中国申请号 201110227848.4)，虽然建立了较为完整的仿真系统，可是在车轮滑转率方面仅仅提出了测 量，而没有做如何减小滑转率的研究，由车轮的打滑会造成能源的消耗，运对于有限且宝贵 的月球车能源的节约是极为不利的。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种减小滑转率、降低能耗的月球 车轮速控制方法及使用该方法的月球车。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的一种月球车轮速控制方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1，启动月球车，并驱动车轮；
[000引步骤2,计算车轮的速度；
[0009] 步骤3,根据计算的车轮在当前地形下不打滑的转速，再对车轮的轮速进行调整。
[0010] 优选地，所述步骤2包括：
[0011] 步骤2.1，建立固定坐标系0-xyz，月球车前进的方向为y方向，垂直地面向上为Z方 向；在月球车上，设与主摇臂直接形成旋转副的车轮为A轮，在A轮轮屯、建立坐标系A-xyz;设 主摇臂和副摇臂形成旋转副的点为P点，在P点建立坐标系P-xyz ;设与副摇臂形成旋转副的 两个车轮中相对远离副摇臂的轮子为C轮，相对靠近副摇臂的轮子为B轮，在B轮、C轮的轮屯、 分别建立坐标系B-xyz、C-xyz;
[0012] 步骤2.2,在月球车上安装位置传感器，设车身的位置传感器所在的点为M;月球车 单侧的车轮转速如下：
[001引步骤2.2.1，在坐标系A-xyz里得至晌量AM的具体数值，AM表示A轮轮屯翊车身位置传 感器M点的向量;令坐标系A-xyz到坐标系0-xyz的旋转矩阵为ATo， 其中n = -a-0，a为月球车在0-xyz的X方向的顺时针旋转角度;0为主摇臂的旋转角度；
[0014]由表达式：
[001 引 OA+At日.AM=OM
[OOW 其中，OA表示固定坐标系原点昭IjA轮轮屯、的向量，OM表示固定坐标系原点昭Ij车身 位置传感器M点的向量；
[0017] 整理得:OA = OM-ATo ? AM,A轮的转速Va为：其中r为车轮的半径，0^4 为向量OA求导后的2-范数；
[0018] 步骤2.2.2,在坐标系P-xyz里得到向量PM的具体数值，其中，PM表示主摇臂和副摇 臂形成旋转副的P点到车身位置传感器M点的向量。令坐标系P-xyz到坐标系B-xyz的旋转矩 阵为PTb，令坐标系B-xyz到坐标系0-xyz的旋转矩阵为呵〇，
，其中 ^二-a - 0 -巧，a为月球车在0-xyz的X方向的顺时针旋转角度；0为主摇臂的旋转角度；解为 副摇臂的旋转角度；
[0019] 旋转矩阵PTb的形式如下： -1 0 0
[0020] 呼3 = .0 cos()' -sin 分.，其中:沒二一0; 0 sin S COSiJ
[00別]由表达式：
[0022] BP+% ? PM=BM
[0023] OB+^To -BM=OM
[0024] 其中，OB表示固定坐标系原点昭化轮轮屯、的向量，BM表示B轮轮屯、到车身位置传感 器M点的向量，OM表示固定坐标系原点昭Ij车身位置传感器M点的向量;整理得:OB = OM-BTo ? BM，B轮的转速为：
为向量OB求导后的2-范数；
[0025] 步骤2.3，令坐标系P-xyz到坐标系C-巧Z的旋转矩阵为PTc，令坐标系C-xyz到坐标 系0-xyz的旋转矩阵为吁0， -1 0 0
[0026] 吁O= 0 COSCT -sin灯，其中￡7 =-化-分-梦，a为月球车在0-巧Z的X方向的顺时 0 站打贷 COSCT 针旋转角度;0为主摇臂的旋转角度；为副摇臂的旋转角度；
[0027]旋转矩阵PTc的形式如下： "1 0 0
[002引 呼C'=. 0 COsr -sin r，其中 r 二-'終； 0 sin T COS T
[0029] 由表达式：
[0030] CP+PTc ? PM=CM
[0031] OC+^To -CM=OM
[0032] 其中，OC表示固定坐标系原点昭IjC轮轮屯、的向量，CM表示C轮轮屯、至Ij车身位置传感 器M点的向量，OM表示固定坐标系原点昭Ij车身位置传感器M点的向量;整理得:OC = OM-% ? CM，C轮的转速为：
为向量OC求导后的2-范数。
[0033] -种月球车，所述月球车采用月球车轮速控制方法。
[0034] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0035] 1、通过对月球车的六个轮子进行单独驱动，可W根据车轮所在地形的坡度实时对 轮速进行调整，能降低的车轮的打滑率，避免了车轮在月壤中下陷事故的发生。
[0036] 2、降低的月球车能量的浪费，为宝贵的月球车能源提供了节约的保障，使月球车 在同等的条件下能够完成更多的任务，达到更长时间续航工作的目的。
【附图说明】
[0037] 通过阅读参照W下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目 的和优点将会变得更明显。
[0038] 图1为本发明月球车轮速控制方法及使用该方法的月球车的控制流程图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。W下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不W任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变化和改进。运些都属于本发明 的保护范围。
[0040] 如图1所示，本发明提供的一种月球车轮速控制方法，包括：
[0041] 建立月球车的数学模型：设月球车前进方向为固定坐标系0-xyz的y方向，垂直地 面向上为Z方向；设与主摇臂直接形成旋转副的车轮为A轮，在A轮轮屯、建立坐标系A-xyz;设 主摇臂和副摇臂形成旋转副的点为P点，在P点建立坐标系P-xyz，与副摇臂直接形成旋转副 的车轮有两个，令外侧的轮子为C轮，中间的轮子为B轮，在B、C轮的轮屯、建立坐标系B-xyz、 C-巧Z。为了便于理解，不妨设坐标系A-巧Z、B-巧Z、C-巧Z、P-巧Z的初始位姿和0-巧Z相同。
[0042] 安装传感器:在月球车的车身上安装位置传感器、角度传感器，用于收集月球车 的位置信息和它在0-xyz的X方向的旋转角度信息，取顺时针为正方向，令其旋转的角度为 曰;在主摇臂和车体形成旋转副的点安装角度传感器，用于测量主摇臂的旋转