本发明提供的一种月球车轮速控制方法，包括如下步骤：步骤1，启动月球车，并驱动车轮；步骤2，计算车轮的速度；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。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、通过对月球车的六个轮子进行单独驱动，可以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。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。
1.一种月球车轮速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，启动月球车，并驱动车轮；
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；
步骤2.1，建立固定坐标系O-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轮轮心建立坐标系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轮的轮心分别建立坐标系B-xyz、C-xyz；
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：步骤2.2.1，在坐标系A-xyz里得到向量AM的具体数值，AM表示A轮轮心到车身位置传感器M点的向量；令坐标系A-xyz到坐标系O-xyz的旋转矩阵为ATO， 其中η＝-α-θ，α为月球车在O-xyz的x方向的顺时针旋转角度；θ为主摇臂的旋转角度；
其中，OA表示固定坐标系原点O到A轮轮心的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器M点的向量；
整理得：OA＝OM-ATO·AM，A轮的转速VA为： 其中r为车轮的半径， 为向量OA求导后的2-范数；
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O-xyz的旋转矩阵为BTO， 其中α为月球车在O-xyz的x方向的顺时针旋转角度；θ为主摇臂的旋转角度； 为副摇臂的旋转角度；
其中，OB表示固定坐标系原点O到B轮轮心的向量，BM表示B轮轮心到车身位置传感器M点的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器M点的向量，BP是指在坐标系B-xyz环境下，B点到P点的向量，CP是指在坐标系C-xyz环境下，C点到P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；
步骤2.3，令坐标系P-xyz到坐标系C-xyz的旋转矩阵为PTC，令坐标系C-xyz到坐标系O-xyz的旋转矩阵为CTO， 其中 α为月球车在O-xyz的x方向的顺时针旋转角度；θ为主摇臂的旋转角度；为副摇臂的旋转角度；
其中，OC表示固定坐标系原点O到C轮轮心的向量，CM表示C轮轮心到车身位置传感器M点的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器M点的向量；整理得：OC＝OM-CTO·CM，C轮的转速为： 为向量OC求导后的2-范数。
2.一种月球车，其特征在于，所述月球车采用权利要求1所述的月球车轮速控制方法。
月球车轮速控制方法及使用该方法的月球车
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，所以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。月球地面泥土松散，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。所以，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，这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；
[0008] 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O-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轮轮心建立坐标系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轮的轮心分别建立坐标系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：
[0013] 步骤2.2.1，在坐标系A-xyz里得到向量AM的具体数值，AM表示A轮轮心到车身位置传感器M点的向量；令坐标系A-xyz到坐标系O-xyz的旋转矩阵为ATO，其中η＝-α-θ，α为月球车在O-xyz的x方向的顺时针旋转角度；θ为
主摇臂的旋转角度；
[0014] 由表达式：
[0015] OA+ATO·AM＝OM
[0016] 其中，OA表示固定坐标系原点O到A轮轮心的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器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， 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O-xyz的旋转矩阵为BTO， 其中α为月球车在O-xyz的x方向的顺时针旋转角度；θ为主摇臂的旋转角度；为副摇臂的旋转角度；
[0019] 旋转矩阵PTB的形式如下：
[0020] 其中
[0021] 由表达式：
[0022] BP+PTB·PM＝BM
[0023] OB+BTO·BM＝OM
[0024] 其中，OB表示固定坐标系原点O到B轮轮心的向量，BM表示B轮轮心到车身位置传感器M点的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器M点的向量，BP是指在坐标系B-xyz环境下，B点到P点的向量，CP是指在坐标系C-xyz环境下，C点到P点的向量；
[0025] 整理得：OB＝OM-BTO·BM，B轮的转速为： 为向量OB求导后的2-范数；
[0026] 步骤2.3，令坐标系P-xyz到坐标系C-xyz的旋转矩阵为PTC，令坐标系C-xyz到坐标系O-xyz的旋转矩阵为CTO，
[0027] 其中 α为月球车在O-xyz的x方向的顺时针旋转角度；θ为主摇臂的旋转角度；为副摇臂的旋转角度；
[0028] 旋转矩阵PTC的形式如下：
[0029] 其中
[0030] 由表达式：
[0031] CP+PTC·PM＝CM
[0032] OC+CTO·CM＝OM
[0033] 其中，OC表示固定坐标系原点O到C轮轮心的向量，CM表示C轮轮心到车身位置传感器M点的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器M点的向量；整理得：OC＝OM-CTO·CM，C轮的转速为： 为向量OC求导后的2-范数。
[0034] 一种月球车，所述月球车采用月球车轮速控制方法。
[0035] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0036] 1、通过对月球车的六个轮子进行单独驱动，可以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。
[0037] 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
[0038] 通过阅读参照以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。
[0039] 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
[0040] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0041] 如图1所示，本发明提供的一种月球车轮速控制方法，包括：
[0042] 建立月球车的数学模型：设月球车前进方向为固定坐标系O-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轮轮心建立坐标系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轮的轮心建立坐标系B-xyz、C-xyz。为了便于理解，不妨设坐标系A-xyz、B-xyz、C-xyz、P-xyz的初始位姿和O-xyz相同。
[0043] 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O-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α；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角度，令其为θ；
在主摇臂和副摇臂形成旋转副的点安装角度传感器，用于测量副摇臂的旋转角度，令其为[0044] 设计车轮转速的算法：月球车的六个轮子分两组分布在车体的左右两侧，不妨取右侧车轮分析。令车身的位置传感器所在的点为M。
[0045] 在坐标系A-xyz里得到向量AM的具体数值，令坐标系A-xyz到坐标系O-xyz的旋转矩阵为ATO，ATO的具体形式与各坐标系的建立方向、主摇臂的旋转角度以及车体的旋转角度有关，本例中旋转矩阵ATO的形式如下：
[0046] 其中η＝-α-θ；
[0047] 则有如下关系：
[0048] OA+ATO·AM＝OM，其中OA表示固定坐标系原点O到A轮轮心的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器M点的向量；
[0049] 整理得到：
[0050] OA＝OM-ATO·AM，则车轮A所需的转速为：
[0051] 其中r为车轮的半径， 为向量求导后的2-范数。
[0052] 在坐标系P-xyz里得到向量PM的具体数值，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O-xyz的旋转矩阵为BTO，其中，PTB的具体形式与各坐标B系的建立方向、主摇臂的旋转角度以及车体的旋转角度有关，TO的具体形式与各坐标系的建立方向、车体的旋转角度、主摇臂的旋转角度以及副摇臂的旋转角度有关，本例中旋转矩阵BTO的形式如下：
[0053] 其中
[0054] 旋转矩阵PTB的形式如下：
[0055] 其中
[0056] 则有如下关系：
[0057] BP+PTB·PM＝BM，且OB+BTO·BM＝OM；
[0058] 其中，OB表示固定坐标系原点O到B轮轮心的向量，BM表示B轮轮心到车身位置传感器M点的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器M点的向量，BP是指在坐标系B-xyz环境下，B点到P点的向量，CP是指在坐标系C-xyz环境下，C点到P点的向量；
[0059] 整理得到：
[0060] OB＝OM-BTO·BM，则车轮B所需的转速为：
[0061] 为向量求导后的2-范数。
[0062] 令坐标系P-xyz到坐标系C-xyz的旋转矩阵为PTC，令坐标系C-xyz到坐标系O-xyz的旋转矩阵为CTO，其中，PTC的具体形式与各坐标系的建立方向、主摇臂的旋转角度以及车体的旋转角度有关，CTO的具体形式与各坐标系的建立方向、车体的旋转角度、主摇臂的旋转角C度以及副摇臂的旋转角度有关，本例中旋转矩阵 TO的形式如下：
[0063] 其中
[0064] 旋转矩阵PTC的形式如下：
[0065] 其中
[0066] 则有如下关系：
[0067] CP+PTC·PM＝CM，且OC+CTO·CM＝OM；
[0068] 其中，OC表示固定坐标系原点O到C轮轮心的向量，CM表示C轮轮心到车身位置传感器M点的向量，OM表示固定坐标系原点O到车身位置传感器M点的向量；整理得到：
[0069] OC＝OM-CTO·CM，则车轮C所需的转速为：
[0070] 为向量求导后的2-范数。
[0071] 参照上述步方法得出月球车另一侧的车轮转速，然后将得出的结果导入车轮驱动装置用以驱动月球车的车轮。
[0072] 本发明还提供了一种采用月球车轮速控制方法的月球车。
[0073] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
