CN213620302U - 月球车控制系统及月球车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于航空设备技术领域，解决了现有技术中由于现有导航系统不能有效指导月球车在月球表面按既定目标运动，所导致月球车的探测效率低下的技术问题，提供了一种月球车控制系统及月球车。该运动系统包括:运动控制模块、通信模块、信息采集模块和数据修正模块；信息采集模块控制各传感器获取周围环境信息；通信模块用于所述月球车与月球表面基站通信或月球车之间进行通信；运动控制模块用于产生与月球车运动状态对应的控制信号；数据修正模块实时修正月球车的行进路线。本实用新型还提供了一种包括上述运动系统的月球车。本实用新型可以实现月球车在月球表面的非结构化环境中自主运动控制，完成月球表面未知环境的有效探测。

Description

月球车控制系统及月球车

技术领域

本实用新型涉及航空设备技术领域，尤其涉及一种月球车控制系统及月球车。

背景技术

近年来世界各国发起新的星球探测计划，月球探测作为重要的探测目标，如何利用月球车进行全面有效的探测十分重要。

现有技术中，利用在每个节点处消除导航误差的方法，该方法并不适用于月球的非结构化环境，月球车所处的环境是未知的或部分未知，这使得绝大多数现有的规划方法不能满足星球探测车的运动规划，因此无法有效控制月球车完成月球表面的探测。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种月球车控制系统及月球车，用以解决现有技术中由于现有导航系统不能有效指导月球车在月球表面按既定目标运动，所导致月球车的探测效率低下的技术问题。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种月球车控制系统，包括：运动控制模块、通信模块、信息采集模块和数据修正模块；

所述信息采集模块，用于控制各传感器获取周围环境信息；

所述通信模块，用于所述月球车与月球表面基站通信，或所述月球车之间进行通信；

所述运动控制模块，用于产生与所述月球车运动状态对应的控制信号；

所述数据修正模块，用于实时修正所述月球车的行进路线。

优选地，所述信息采集模块包括环境采集单元和所述月球车的运动状态采集单元。

优选地，所述环境采集单元用于采集所述月球车周围的路面信息和障碍物信息；所述运动状态采集单元用于采集所述月球车的运行状态信息，所述运行状态信息包括倾斜信息、平稳信息和速度信息。

优选地，所述运动状态采集单元包括运动方向单元和平衡单元，所述运动方向单元实时采集所述月球车的运动方向，所述平衡单元实时获取所述月球车运行的平稳信息。

优选地，所述数据修正单元包括数据收集单元和数据处理单元。

所述数据收集单元接收所述月球车与月球表面基站的通信信息、各所述月球车之间的通信信息、所述运动方向单元实时采集的运动方向信息、所述平衡单元实时获取所述月球车运行的平稳信息、所述路面信息和所述障碍物信息；所述数据处理单元根据所述数据收集单元接收的信息修正所述月球车的行进路线，将修正后的所述月球车的行进路线发送给所述运动控制模块。

优选地，所述数据修正模块还包括数模转换单元，所述数模转换单元将所述数据收集单元接收的数字信号转换为模拟信号传输给所述数据处理单元。

优选地，所述运动控制模块包括控制器、数据成像单元和路径规划单元，所述数据成像单元接收所述路面信息和所述障碍物信息模拟周围环境，所述路径规划单元根据所述模拟周围环境规划移动路径，所述控制器将所述路径规划单元规划的移动路径转换为对应控制信号控制驱动机构。

优选地，所述驱动机构包括多个电机，各所述电机与行走机构各运动部件一一对应。

优选地，多个所述电机包括驱动所述行走机构移动的第一电机和带动所述行走机构转向的第二电机。

本实用新型还提供了一种月球车，包括上述的月球车控制系统。

综上所述，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供的一种月球车控制系统及月球车，包括运动控制模块、通信模块、信息采集模块和数据修正模块；通过对信息采集模块采集的月球车运行状态和环境信息，以及通过通信模块与基站和其他月球车的通信信息，由数据修正模块对月球车的行进路线或移动执行命令进行修正，实现在月球表面的非结构化环境中自主运动控制，完成月球表面未知环境的有效探测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本实用新型的保护范围内。

图1为本实用新型实施例1中的月球车通信的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中的月球车运动控制装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1中的运动控制装置各单元的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1中的月球车运行轨迹修正的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1中的月球车运动控制系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例1中的运动控制信息仲裁的结构示意图；

图7为本实用新型实施例1中的行走机构驱动的结构示意图；

图8为本实用新型实施例1中的CCD相机电源驱动控制电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本实用新型施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。

图1为本实用新型实施例1提供的月球车通信的结构示意图，如图1所示，

月球车在月球表面进行探测作业时，可以与月球表面基站通信，也可以与月球车之间进行通信，从而获得月球车的地理位置和对应的任务目标，从而优化月球车在探测过程中的路径，以便多月球车有效完成探测任务。

请参见图2，月球车的运动控制装置主要包括信息采集模块、运动控制模块、驱动机构和行走机构，信息采集模块控制各传感器采集月球车移动过程中的环境信息和月球车自身的状态信息，环境信息包括基本路面信息和障碍物信息，从而模拟出周围环境，得到立体地图；月球车自身的状态信息包括：月球车实时移动方向、月球车平衡性线速度、角速度等；运动控制模块根据环境信息和月球车自身状态信息规划或调整月球车的行进路线，然后由控制器控制驱动机构驱动行走机构工作，使得月球车沿行进路线移动。

在一实施例中，请参见图3，信息采集模块中包括用于采集环境图像的摄像装置、用于采集月球车距离障碍物的距离检测装置、用于定位月球车偏移既定运动方向的运动方向单元(未示出)，优选陀螺仪；和用于检测月球车倾斜程度的平衡单元，优选倾斜传感器(未示出)，运动控制模块包括控制器、数据成像单元、路径规划单元和数模转换单元；各单元依据控制器的控制信号进行时序控制，如：控制器接收到信息采集模块发出的环境采集信息后，向数据成像模块发出模拟周围环境的控制信号，数据成像单元将信息采集模块采集的图像信息和障碍物信息进行模拟，得到立体地图，然后由路径规划单元规划路径或优化路径，然后将优化数据传输给数模转换单元，将数字信号转换成对应的模拟信号控制行走机构进行移动，至少包括以下之一:避障、优化行进方向和新的移动路线；行走机构包括三部分，前部、中部和尾部，行走机构为成对存在的车轮，摄像装置为CCD相机，距离检测装置为红外测量仪和/或激光测距仪和/或雷达测距仪。

需要说明的是:中部车轮的引入可以在月球车遇普通障碍物时，无需进行改变行进方向来避障，可以通过中部车轮来调整分配在各车轮上的重力，从而实现越过障碍物，该方式也同样使用与月球表面存在硬化差异的路面。

在一实施例中，请参见图4，月球车运动控制系统还包括数据修正单元，通信模块，数据修正模块根据最新的立体地图、月球车运行状态单元的陀螺仪数据、倾斜传感器的倾斜数据和月球车与月球表面基站通信信息、其他月球车之间的通信信息进行修正月球车的行进路线，从而保证月球车有效的进行探测。

在一实施例中，请参见图5和图6，运动控制模块还包括避障单元和仲裁单元，以及驱动行走机构的驱动机构，当路径规划单元和避障单元根据立体地图做出矛盾的行进控制结果时，由仲裁单元对控制指令进行仲裁，控制器依据仲裁结果对驱动机构进行控制，从而驱动行走机构进行移动。

在一实施例中，请参见图7，驱动机构包括多个第一电机和多个第二电机，第一电机驱动车轮，第二电机驱动车轮的转向机构，其中，前部、中部和尾部各包括两个车轮，每个车轮由独立的一个第一电机驱动，可以保证各部件的控制自由度，使得月球车具有适应性和机动性。

在一实施例中，请参见图8，提供的CCD相机电源的驱动电路，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一二极管D1、第一三极管Q1和第二三极管Q2，所述第一电阻R1和所述第一电容C1串联后一端接电源，另一端接与所述第一三极管Q1的基极、所述第二三级管Q2的基极和所述第二电阻R1的一端共点后串联电阻R3和电容C2接地，所述第二电阻R2的另一端和所述第一二极管D1正极接电源VCC，所述第一二极管D1的负极接所述第一三极管Q1的发射极，所述第一三极管Q1的集电极、所述第二三极管Q2的集电极共点后串联电阻R4和电容C3接地，所述第二三极管Q2的发射极接负载所述CDD相机。通过调节充放电第一电阻R1和充放电第一电容C1的大小即可以调节上电延时的长短，当CCD相机电路中使用到多个DC/DC电源时，可以在每个DC/DC电源模块的使能端接上不同规格第一电阻R1和第一电容C1取值的驱动控制电路，实现电源之间的分时控制。

本使用信息实施例1，通过获取周围环境信息和障碍物信息实时优化月球车的行进路线，保证月球车的正常移动探测；通过获取月球车的实时移动方向和平衡信息，可以保证月球车平稳运行；通过与基站和其他月球车通信，可以使得多个月球车协作探测，提高探测效率。

实施例2

本实用新型提供的一种月球车，安装有上述实施例对应的运动控制装置、系统。

本实用新型实施例2通过获取周围环境信息和障碍物信息实时优化月球车的行进路线，保证月球车的正常移动探测；通过获取月球车的实时移动方向和平衡信息，可以保证月球车平稳运行；通过与基站和其他月球车通信，可以使得多个月球车协作探测，提高探测效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种月球车控制系统，其特征在于，包括：运动控制模块、通信模块、信息采集模块和数据修正模块；

所述信息采集模块，用于控制各传感器获取周围环境信息；

所述通信模块，用于所述月球车与月球表面基站通信，或所述月球车之间进行通信；

所述运动控制模块，用于产生与所述月球车运动状态对应的控制信号；

所述数据修正模块，用于实时修正所述月球车的行进路线。

2.根据权利要求1所述的月球车控制系统，其特征在于，所述信息采集模块包括环境采集单元和所述月球车的运动状态采集单元。

3.根据权利要求2所述的月球车控制系统，其特征在于，所述环境采集单元用于采集所述月球车周围的路面信息和障碍物信息；所述运动状态采集单元用于采集所述月球车的运行状态信息，所述运行状态信息包括倾斜信息、平稳信息和速度信息。

4.根据权利要求3所述的月球车控制系统，其特征在于，所述运动状态采集单元包括运动方向单元和平衡单元，所述运动方向单元实时采集所述月球车的运动方向，所述平衡单元实时获取所述月球车运行的平稳信息。

5.根据权利要求4所述的月球车控制系统，其特征在于，所述数据修正单元包括数据收集单元和数据处理单元；

所述数据收集单元接收所述月球车与月球表面基站的通信信息、各所述月球车之间的通信信息、所述运动方向单元实时采集的运动方向信息、所述平衡单元实时获取所述月球车运行的平稳信息、所述路面信息和所述障碍物信息；所述数据处理单元根据所述数据收集单元接收的信息修正所述月球车的行进路线，将修正后的所述月球车的行进路线发送给所述运动控制模块。

6.根据权利要求5所述的月球车控制系统，其特征在于，所述数据修正模块还包括数模转换单元，所述数模转换单元将所述数据收集单元接收的数字信号转换为模拟信号传输给所述数据处理单元。

7.根据权利要求3所述的月球车控制系统，其特征在于，所述运动控制模块包括控制器、数据成像单元和路径规划单元，所述数据成像单元接收所述路面信息和所述障碍物信息模拟周围环境，所述路径规划单元根据所述模拟周围环境规划移动路径，所述控制器将所述路径规划单元规划的移动路径转换为对应控制信号控制驱动机构。

8.根据权利要求7所述的月球车控制系统，其特征在于，所述驱动机构包括多个电机，各所述电机与行走机构各运动部件一一对应。

9.根据权利要求8所述的月球车控制系统，其特征在于，多个所述电机包括驱动所述行走机构移动的第一电机和带动所述行走机构转向的第二电机。

10.一种月球车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的月球车控制系统。

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