基于能量约束的火星车路径规划研究

作     者：刘涛 唐玲 袁宝峰 魏世民 LIU Tao;TANG Ling;YUAN Bao-feng;WEI Shi-min

作者机构：北京邮电大学自动化学院北京100876 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 

出 版 物：《北京邮电大学学报》 (Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications)

年 卷 期：2019年第42卷第5期

页      面：107-112页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070401[理学-天体物理] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0704[理学-天文学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：北京市自然科学基金项目(L172031) 

主　　题：火星车 运动学 能量消耗 路径规划 

摘      要：针对火星车在火星行驶过程中存在的能量消耗过多等问题,提出了一种基于能量约束的路径规划算法.首先,考虑火星车克服重力做功以及驱动机构内部损耗等因素,推导出火星车的运动能量消耗函数,并求解其最小值,构建能量带权图;然后通过迪杰斯特拉算法,计算得到火星车能量带权图的能量消耗最小路径,并使用五次多项式插值拟合的方法实现火星车的行驶轨迹规划;最后,采用Adams软件建立火星典型地形和火星车动力学模型,采用Matlab/Simulink软件搭建火星车控制器模型,对火星车在典型地形中的行驶过程进行动力学与控制联合仿真实验,验证了所提路径规划算法的效果.结果表明,相对于传统的避障路径规划算法,所提算法使火星车能量消耗减少了15%以上,可有效提高火星车的能量利用效率.