曹剑飞，梁常春，王 瑞，王耀兵，王志福，王 军

(1. 北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室，北京 100094；2. 北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081)

0 引 言

以星球车为主的星表活动技术是满足人类大范围探测地外行星及建立长期基地的关键技术[1]。由于星球表面的特征及未探测区域存在较大不确定性,为了能够实现短期、长期乃至于永久性驻留,就必须通过具备高速移动能力的星球车来实现大范围月面环境探索[2]。

与现有在轨应用的无人月球车相比,载人月球车能够通过航天员驾驶实现更大范围、更高效的月面移动行驶,针对其移动操控策略的方案设计及功能开发对于完成地外星球科研探索任务意义重大[3-4]。

与地面车辆相比,载人月球车首先要克服的困难就是月面低重力环境造成的各项不利影响[5-6]。这些影响包括:低重力导致的低附着特性会造成车辆驱动能力受限,给车辆高速平稳移动控制带来不小的挑战;非结构化地形条件极易导致车辆四轮受力不均匀,高速行驶的振动特性在低重力条件下更容易造成车轮腾空,对安全平稳驾驶造成不利影响;此外,受限于宇航产品固有的体积质量严苛约束,载人月球车本身不具备机械转向拉杆及分动装置,各车轮的驱动转向均为独立控制。在提升操控自由度的同时,也对多动力执行机构的协同控制提出了新的要求。

因此,本文针对特殊地形星表载人巡视探测需求,设计了一种基于分层架构的载人月球车移动操控策略,并针对稳定转向及安全报警需求分别设计了差动制动控制策略与车轮腾空监测策略。……