1.1 课题来源及研究目的意义
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1.2 国外研究现状
月球是与人类相距最近的自然天体，人类进行月球以及外太空探索是了解地球生命起源和进化的重要方法[1]。由于科学技术水平的限制，自从上世纪 50年代开始，人类才借助于科技的力量对月球进行一系列相关的探测活动[2]。月球表面是真空环境，不存在空气和其他干扰因素，因而是进行相关物理学研究和天文观测的理想场所，同时也是进行生命科学研究以探索地球生命起源的理想之地。月球车是人类进行载人登月并进行相关月球探测活动不可缺少的工具，月球车控制系统是月球车系统的关键部分，是宇航员控制月球车进行其他探月活动的基础[3,4]。开展载人月球车控制系统的设计与研发对我国未来进行载人登月活动以及推动科技的进步具有重要的意义。
第 2 章 载人月球车控制系统总体设计
2.1 载人月球车控制系统总体方案
为了方便控制车体的运行，设计的控制系统要求具有操作简单、可实时观测车体的运行状态、保存运行参数和可以远程操控的功能。控制系统的设计主要包括以下三个方面：1. 人机接口模块：人机交互界面应能实时显示月球车运行的主要相关运行参数，通过对人机交互界面中相关按钮的点击以控制车体的运行。2. 运动控制模块：通过控制系统的人机交互界面可以实现对载人月球车的多种运行方式的控制，可控制载人月球车同时进行驱动和转向运行。3. 数据采集、处理与存储模块：在实验测试时可以通过人机交互界面实时观测车体的相关运行参数，并将传感器采集的运行数据进行保存。
2.2 载人月球车控制系统硬件设计
载人月球车在运行时有两种操作控制模式：人机交互界面操作控制模式和操作杆操作控制模式，安全可靠的的硬件和软件控制系统是实现操控月球车运行的前提条件。由于月球表面地形结构的未知性和复杂性，月球车需要具备一定的地形适应能力和越障爬坡能力，这种适应能力是建立在安全可靠的控制系统的基础之上的[31]。因此控制系统作为车体的控制核心不仅对月球车的安全运行起着决定性的作用而且也是月球车进行其他探测实验的基础[32]。
第 3 章 载人月球车运动学分析..............................................................................12
3.1 载人月球车的基本结构................................................................................. 12
3.2 坐标系的建立................................................................................................. 13
第 4 章 载人月球车控制系统软件设计..................................................................28
4.1 控制系统软件总体设计................................................................................. 28
4.2 软件模块化设计............................................................................................. 29
第 5 章 载人月球车控制系统实验测试及分析......................................................41
5.1 实验条件与设计............................................................................................. 41
5.2 驱动实验测试.................................................................................................. 41
第 5 章 载人月球车控制系统实验测试及分析
5.1 实验条件与设计
载人月球车实验测试是模拟月球车在月球表面进行的相关实验，因此，在对载人月球车控制系统进行功能测试时选用细沙铺成的沙场环境进行相关的实验测试，通过在沙地上搭建测试环境以测试载人月球车的运行性能。通过上位机人机交互界面控制月球车在多种实验条件下完成测试功能，通过传感器采集并保存车体运行姿态角度、电机电流和车体转向角度等数据，采取变化相对稳定的有效数据进行处理，以 3 次试验有效数据的平均值作为最终的数据结果，采用 Matlab2013 仿真软件对实验采集的数据进行仿真处理，用以分析月球车的运行性能。工控机、运动控制器、驱动器、位姿传感器和电流采集卡等器件安装在车体的控制柜中，上位机通过无线通信模块发送指令到下位机以实现对车体运行的控制。
5.2 驱动实验测试
载人月球车静止在测试场，车体硬件结构和运动控制系统正常，且前后转向轮没有转向角度，运行控制程序，在操作界面的相应区域进行操作来控制车体的运行，首先使能四个驱动电机，然后输入车体运行速度（速度应小于0.1KM/H），再点击前进或后退按钮，车体以设定的行进速度运行。
结论
为了对载人月球车控制系统的安全性和可靠性进行实验验证，本文以载人月球车原理样机为研究对象，基于 D-H 矩阵变换建模方法，构建月球车正运动学模型与逆运动学模型，针对月球表面地貌的复杂性，分析不同环境下月球车的运行状态，在以上基础上设计控制系统硬件及软件，并通过地面运动控制试验分析月球车运动性能。
参考文献：（略）
