[發明專利]一種集群智能控制的壓電驅動月球探測系統及其方法

在審

• 申請號: 202010465243.8
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111591467A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 賈博韜;王亮;馮浩人;王瑞峰;金家楣;吳大偉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/16
• 分類號: B64G1/16;H02N2/16;H02N2/12;G05D1/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明公開了一種集群智能控制的壓電驅動月球探測系統及其方法，系統包括主控車、探索車群和作業車群。所述主控車用于確定探索和作業的目標及路徑并分別分配給探索車群和作業車群。所述探索車群和作業車群，分別完成月面表面探索任務與樣本收集任務。其中，該系統中所有的移動系統采用貼片式壓電作動器驅動，實現了月面探測器的小型化設計，消除了集群形式的多個探測器導致的負載增加問題。本發明的探測系統利用智能集群的控制方法提升了月面巡視器的可靠性和探測效率。

技術領域

本發明涉及壓電驅動技術和行星探測機器人技術領域，尤其涉及一種集群智能控制的壓電驅動月球探測系統及其方法。

背景技術

21世紀以來，行星探測始終是各個國家未來科技發展的前沿陣地。而月球作為地球的天然衛星，吸引了諸多國家探索的目光，對月球的探索不僅能夠了解月球表面的環境與地形地貌，而且能夠深化對地球以及其他天體的起源的認知。因此，對月球進行實地深入考察的意義重大。

月面巡視器是對月探測的首選方式，在20世紀60年代末至70年代初，前蘇聯和美國先后利用月面巡視器對月球進行了五次軟著陸的月面探測。我國也已經發射了玉兔號月球車對月球進行探索。出于成本和安全性考慮，月面巡視器仍將在未來一段時間內扮演著重要的角色。目前的單一巡視器模式存在著可靠性差，結構系統復雜等問題。隨著人工智能的發展，智能集群探索模式能夠利用多個執行簡單任務的個體，通過相互協商的方法合理安排自己的決策和行為，從而實現協同，完成一些獨立個體無法完成的復雜探測任務。

壓電驅動利用壓電陶瓷驅動定子產生微幅振動，能夠實現直接驅動，結構簡單，易于進行小型化設計。由此可見，可以利用壓電驅動設計微小型行星探測車，可以在不增加運載重量的前提下完成月面探測集群的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種集群智能控制的壓電驅動月球探測系統及其方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種集群智能控制的壓電驅動月球探測系統，包括主控車、探索車群和作業車群；

所述主控車具有管理服務Agent，用于做出最優路徑決策，直接控制探索車集群與作業車集群；

所述探索車集群用于對指定區域進行探索，確定資源礦物具體分布位置與組成成分，并將探索信息傳遞到主控車；

所述作業車集群用于對指定位置進行開采作業，采集礦物土壤樣本；

所述的主控車包含承載車以及設置在承載車上的電源模塊、衛星定位模塊、攝像模塊、通訊模塊、主控制模塊，主控制模塊分別和電源模塊、衛星定位模塊、攝像模塊、通訊模塊電氣相連；

所述的探索車集群包含若干探索車，所述的探索車包含承載車以及設置在承載車上的電源模塊、衛星定位模塊、攝像模塊、探測模塊、通訊模塊、探索處理器，探索處理器分別和電源模塊、衛星定位模塊、攝像模塊、探測模塊、通訊模塊電氣相連；

所述的作業車集群包含若干作業車，所述的作業車包含承載車以及設置在承載車上的電源模塊、衛星定位模塊、攝像模塊、作業模塊、通訊模塊、作業處理器，作業處理器分別和電源模塊、衛星定位模塊、攝像模塊、作業模塊、通訊模塊電氣相連；

所述電源模塊用于供電；衛星定位模塊用于定位；攝像模塊用于感知周圍地形環境；通訊模塊之間能夠無線通信；探測模塊用于對探測物進行組分和結構分析；作業模塊用于對土壤樣本進行收集保留；

所述承載車包含兩個作動器和一個承載板；

所述作動器包含貼片式壓電振子、第一車輪和第二車輪；

所述貼片式壓電振子包含金屬基體和2S對壓電陶瓷組，S為大于等于1的整數；