BYU Mars Rover студент спроектирован, построен и запустить проект под контролем и финансируется главным образом машиностроения, электротехники и физики отделов в Университете Бригама Янга . Марсоход ежегодно участвует в соревнованиях University Rover Challenge (URC) недалеко от Хэнксвилла, штат Юта, на исследовательской станции Mars Desert Research Station , и в настоящее время он оценивается для использования в исследовательских целях.
История
Проект BYU Mars Rover в настоящее время реализуется двенадцатый год после того, как он был начат профессором физики BYU доктором Дэвидом Оллредом, когда он объявил о предстоящем URC на своем втором семестре в классе физики. [1]
2007 г.
Приняв решение участвовать в первом URC и получив финансирование в первую очередь от Физического факультета BYU и доктора Оллреда, команда начала конструировать простой марсоход, используя квадратные алюминиевые трубы 3/4 дюйма для шасси и четырехколесный автомобиль. привод, минипогрузчик типа трансмиссии с помощью бесщеточных двигателей . ровер также имел стерео видео передается по 900 МГц аналогового видео ссылки. [2] [3] [4]
В первый год марсоход BYU занял второе место на соревнованиях, уступив Университету Невады марсоходу Рино и опередив Пенсильванский штат и Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе . [5] [6]
2008 г.
В сезоне 2008 года марсоход BYU был полностью переработан и перестроен с нуля, с полностью новой трансмиссией, подвеской и специально разработанным и созданным роботизированным манипулятором. К сожалению, переделка не оставила времени на тестирование, и марсоход не выполнил свою первую поездку, пока команда не приехала на мероприятие.
После решения компьютерных проблем в первый день соревнований марсоход BYU участвовал в задаче по почвоведению утром второго дня, но сломал трансмиссию в течение нескольких минут после выхода из стартовых ворот. Эта неудача привела к тому, что команда BYU заняла пятое место. [7] [8]
2009 г.
После прошлогодних механических сбоев и проблем с программным обеспечением марсоход был модифицирован, так как команда сочла, что базовая конструкция марсохода была надежной, ее просто нужно было доработать. Таким образом, шасси в основном осталось прежним, но была спроектирована и построена совершенно новая подвеска, и была выбрана новая трансмиссия, а также была переключена операционная система марсохода с Windows XP на Debian GNU / Linux .
Еще одна цель команды заключалась в том, чтобы протестировать марсоход за месяц до URC, задача, которая была решена с помощью трансмиссии и других основных элементов управления, но не с помощью видео или руки.
На мероприятии марсоход впервые смог успешно участвовать во всех задачах без серьезных сбоев. Основными ограничениями были диапазон радиосвязи и ограниченное тестирование с роботизированной рукой. Таким образом, марсоход хорошо выступил на соревнованиях, заняв второе место. [9] [10]
2017 г.
В 2017 году научная группа набрала идеальные 100 баллов, что помогло ей занять третье место. Несколько недель спустя было объявлено, что в подсчете очков для каждой команды была ошибка. Этот просчет привел к тому, что команда с небольшим отрывом переместилась на четвертое место. [11]
2018 г.
В 2018 году BYU столкнулся с некоторыми противоречиями в задаче Extreme Delivery and Retrieval. Пытаясь сбросить груз, они поднялись в ущелье, где перевернулись, что вызвало вмешательство и последующую потерю 20% своих очков. Это помешало им заработать 40 очков, необходимых для перехода во второй раунд задания, где можно было заработать больше очков. Однако после обсуждения судьи решили, что плохая точка GPS сбила их с курса и вызвала вмешательство. BYU затем разрешили попробовать второй раунд, заработав еще 10 очков, прежде чем потерять марсоход над обрывом. К счастью, сообразительный ученик нырнул, чтобы поймать марсоход, упав вместе с ним, не дав ему покатиться и нанести непоправимый урон себе.
Судьи значительно повысили сложность других заданий, особенно автономного обхода. Тем не менее, BYU Mars Rover успешно преодолел пять из восьми возможных этапов, получив высокий результат в соревновании 55. Большинство команд не заработали никаких баллов в этом задании, что привело к среднему значению соревнования 5,6. Для сравнения: средний балл Autonomous Traversal в 2017 году составлял 19,6, а семь команд набрали 55 или выше, в том числе одна 100. [12] [13] Это вместе с почти идеальным баллом Science Cache подняло BYU на 5-е место.
Технический обзор
Механические системы
По состоянию на 2018 год BYU Mars Rover имеет конструкцию коромысла с шестью колесами, каждое из которых может управляться независимо. Стрела марсохода имеет 6 степеней свободы.
В 2009 году BYU Mars Rover был полноприводным транспортным средством с бортовым поворотом, примерно 36 дюймов в длину, 40 дюймов в ширину и 20 дюймов в высоту (без антенны и мачты камеры). Каждое колесо имеет диаметр примерно 12 дюймов и приводится в действие бесщеточным электродвигателем и планетарным редуктором . Подвеска представляет собой полностью независимую конструкцию с А-образными рычагами с фрезерованными на ЧПУ А-образными рычагами и хорошо интегрирована в шасси марсохода, чтобы уменьшить вес и сложность.
Рука-марсоход - это робот, спроектированный и построенный студентом с 5 степенями свободы, с использованием оптических энкодеров с высоким разрешением и планетарных мотор-редукторов с высоким крутящим моментом, а также зубчатого ремня .
Системы контроля
Марсоход управляется с помощью множества готовых вычислительных платформ. Первичный компьютер - это одноплатный компьютер Intel (SBC) с тактовой частотой 1 ГГц, работающий под управлением Ubuntu Linux и подключенный к радиомодулям через Ethernet . Кроме того, рычаг и сервоуправление обрабатываются ARM SBC, работающим на частоте 500 МГц, и выходным сервоконтроллером Lynxmotion 32.
В вездеходе используется радиостанция 900 МГц с теоретической пропускной способностью 54 Мбит / с и выходной мощностью до 700 мВт. И базовая станция, и боковые радиостанции ровера подключены к всенаправленным антеннам .
Сенсорные системы
Компьютерное зрение
Марсоход использует стереокамеру ZED для распознавания изображений, а RPLidar A2 обнаруживает ближайшие препятствия.
GPS / IMU
Комплект разработчика InertialSense µINS предоставляет данные о местоположении, курсе, скорости и ускорении с использованием данных GPS и IMU.
Награды
- Второе место, 2007 University Rover Challenge - Rover 1
- Пятое место, 2008 University Rover Challenge - Rover 2
- Второе место в конкурсе University Rover Challenge 2009 - Rover 2.1
- Четвертое место, University Rover Challenge 2010 - Rover 2.2
- Четвертое место, University Rover Challenge 2011 - Rover 2.2.1
- Второе место в конкурсе University Rover Challenge 2012 - Rover 3.0
- Третье место в конкурсе University Rover Challenge, 2013 г.
- Четвертое место и приз судей, 2014 University Rover Challenge-
- Второе место, 2015 University Rover Challenge
- Четвертое место в конкурсе University Rover Challenge, 2017 г.
- Пятое место в конкурсе University Rover Challenge 2018 г.
Рекомендации
- ^ BYU Land Rover исследует планету Земля - в 3-D, Солт-Лейк-Трибьюн, 3 июня 2007 г., 6049690
- ↑ Стюарт, Элизабет (3 июня 2007 г.). «Студенты BYU стремятся исследовать Марс» . DeseretNews.com . Проверено 24 января 2019 .
- ^ Ласк, Бриттани (31 мая 2007 г.). «Студенты BYU примут участие в марсе» . Daily Herald . Проверено 24 января 2019 .
- ^ Морган, Меган. «Инженеры BYU участвуют в конкурсе на разработку марсохода» . BYU. Архивировано из оригинального 15 сентября 2007 года.
- ^ http://www.marssociety.org/portal/c/urc/2007-urc-archive/announcements/UNR%20Wins%20Inaugural%20University%20Rover%20Challenge.pdf/?searchterm=2007%20URC [ мертвая ссылка ]
- ^ Race to Mars Miniseries , Daily Planet , Discovery Channel Canada [ указать ]
- ^ http://www.marssociety.org/portal/Members/schnarff/URC2008Results/?searchterm=2008%20URC [ мертвая ссылка ]
- ^ Хадхази, Адам (18 июня 2008 г.). «Колледжи сражаются в соревновании марсоходов» . Scientific American . Проверено 24 января 2019 .
- ^ Джонс, KC (1 июня 2009 г.). "York U выигрывает Mars Rover Challenge" . Информационная неделя . Архивировано из оригинального 13 июня 2011 года.
- ^ Кирк, Алекс. «Йоркский университет завоевывает титул на третьем ежегодном конкурсе университетских вездеходов» . Архивировано из оригинала на 2009-06-05 . Проверено 4 июня 2009 .
- ^ «Результаты URC2017 - University Rover Challenge» . urc.marssociety.org . Проверено 9 февраля 2019 .
- ^ «Результаты University Rover Challenge 2017» . urc.marssociety.org . Проверено 24 января 2019 .
- ^ «Результаты University Rover Challenge 2018» . urc.marssociety.org . Проверено 24 января 2019 .
Внешние ссылки
- Официальный веб-сайт
- Веб-сайт University Rover Challenge
- Покрытие БЮТВ марсохода BYU 2007 г.
- Покрытие Discovery Channel 2007 URC