双级控制小天体跳跃机器人

落点误差<0.2m

这台跳跃机器人在飞行段和碰撞段分别施加控制，解决了小天体表面跳跃探测时姿态-轨道强耦合导致的落点偏差问题，保证了连续跳跃的精准与稳定。

Zhe, Yang · 朱圣英 · 梁子璇 · 徐瑞

Acta Astronautica 2024

参数信息

连续跳跃最终落点位置误差

0.2 m

姿态稳定时间

10 s

500次蒙特卡洛仿真位置端点误差

0.3 m

技术优势

落点误差小于0.2 m

飞行段姿态控制使探测器以特定姿态接触表面，碰撞段飞轮控制修正状态变化和能量损失，最终实现连续跳跃落点误差小于0.2 m。

10 s内稳定姿态

针对小天体表面环境的不确定性，设计了有限时间自适应滑模控制律，能够快速将探测器调整到目标姿态，在10 s内稳定。

500次仿真误差不超0.3 m

在三种小天体表面模拟环境中进行500次蒙特卡洛仿真，位置端点误差均在0.3 m以内，验证了方法的鲁棒性。

应用场景

• 小天体探测：让探测器在小天体表面长距离移动，误差小于0.2 m。
• 深空机器人：提供弱引力下连续跳跃的鲁棒控制方法。
• 低重力环境移动平台：克服姿态-轨道耦合，实现精准落点。
• 跳跃式人形机器人：可借鉴双级控制实现稳定连续跳跃。
• 太空医疗辅助机器人：可基于该方法保证微重力下移动的准确与稳定。