面向星球探测的机器人切割任务规划及控制技术研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着人类对太空探索的不断深入，星球探测任务日益复杂化和多样化。

其中，机器人作为执行星球探测任务的重要工具，其自主性和智能化水平直接影响着探测任务的成败。

在众多机器人任务中，切割任务在资源采集、样品处理、基地建设等方面扮演着至关重要的角色，例如切割岩石样本、处理冰层样本、搭建临时设施等。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，随着机器人技术和空间技术的快速发展，面向星球探测的机器人切割技术逐渐成为国内外研究的热点。

1. 国内研究现状

国内在机器人切割路径规划方面取得了一定的进展，例如哈尔滨工业大学在机器人空间切割路径规划方面开展了相关研究，提出了基于空间三角网格模型和遗传算法的路径规划方法；北京航空航天大学则在月壤模拟环境下进行了机器人切割实验，验证了相关技术的可行性。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题的研究主要围绕星球探测环境下机器人切割任务中的环境感知、路径规划、轨迹跟踪和切割力控制等关键技术展开。

1. 主要内容

1.面向星球探测环境的机器人切割系统分析：a.分析星球探测环境的特点，例如恶劣的温度、辐射、尘埃等对机器人切割系统的影响；b.研究适用于星球探测环境的机器人切割系统组成，包括机械臂、末端执行器、传感器等；c.建立面向星球探测的机器人切割任务模型，分析切割任务需求。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、仿真建模、实验验证相结合的研究方法。

首先，进行文献调研，了解国内外在星球探测机器人、切割技术、路径规划、运动控制等方面的研究现状，为本研究提供理论基础。

其次，进行理论分析，建立面向星球探测环境的机器人切割系统模型，研究适用于复杂环境的切割路径规划算法和轨迹跟踪控制方法。

5. 研究的创新点

1.针对星球探测环境特点，提出一种基于多传感器信息融合的环境感知方法，提高机器人对复杂环境的适应性。

2.提出一种面向星球探测任务的机器人切割路径规划算法，能够在考虑多种约束条件的情况下，规划出安全高效的切割路径。

3.提出一种基于预见控制的机器人切割轨迹跟踪控制方法，提高机器人在复杂环境下的切割精度和稳定性。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 刘金国, 何玉庆, 马丽坤, 等. 面向星球探测的机器人遥操作技术综述[j]. 机器人, 2019, 41(3): 391-403.

2. 张永顺, 贾阳, 赵冬, 等. 面向星球探测的机器人技术研究现状与发展趋势[j]. 机械工程学报, 2020, 56(15): 1-19.

3. 赵阳, 陈柏, 陈杰, 等. 空间机器人自主操作技术综述[j]. 机器人, 2022, 44(2): 145-160.