用于大型行星舰队持续运行的电池更换多智能体系统

我们提出了一种新颖的异构多智能体架构，通过将发电外包给中央集线器来小型化漫游车。通过将发电和配电功能委托给该集线器，每辆漫游车的尺寸、重量、功率和成本（SWAP-C）得以降低，从而实现高效的车队扩展。当这些漫游车在地形周围执行任务时，集线器为一系列备用电池模块充电。当漫游车需要充电时，它返回集线器启动自主对接序列，并带着充满电的电池离开。这比直接充电方法（如无线或有线充电）具有优势，因为可以在几分钟内而不是几小时内为漫游车补充能量，从而增加净漫游车运行时间。本文分享了一个开源平台，该平台旨在演示在未知野外地形上的电池更换。我们详细介绍了用于提高系统可靠性的设计方法，重点关注优化、稳健的机械设计和验证。讨论了系统的优化，包括通过基于仿真的优化方法设计被动导轨，使有效对接配置空间增加了258%。在集成测试期间对完整系统进行了评估，在坡度高达10°的表面上实现了平均98秒的服务时间。最后，我们简要提出了使该系统向太空就绪设计推进的飞行考虑。总之，该原型代表了野外地形上自主对接和电池转移的概念验证，将其技术就绪水平（TRL）从1提升到3。