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Optimizing the Shape of Planetary Rover Wheels using the Discrete Element Method and Bayesian Optimization

Stubbig, Leon und Lichtenheldt, Roy (2021) Optimizing the Shape of Planetary Rover Wheels using the Discrete Element Method and Bayesian Optimization. In: VII International Conference on Particle-Based Methods (PARTICLES 2021). International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE). VII International Conference on Particle-Based Methods (PARTICLES 2021), 2021-10-04 - 2021-10-05, Hamburg, Deutschland.

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Kurzfassung

The Martian Moons eXploration mission will include a rover to conduct in situ science and exploration on the Martian moon Phobos. The rover's locomotion system and especially its wheels require special consideration, as wheeled locomotion has never been employed in a comparably low gravity environment. This paper shows an automated approach to design the shape of rover wheels using high-fidelity simulation models based on the Discrete Element Method and a Bayesian Optimization algorithm. Four main parameters were selected to describe the wheel shape: grouser height, grouser number, grouser chevron angle and rim curvature. On Phobos, three main scenarios are important to ensure the rover's successful operation: Driving forward, backward, and up slopes. The optimization loop thus generates wheels within given limits for the four wheel shape parameters, runs a simulation of a single wheel experiment with free slip conditions for each scenario, and assesses the wheel's performance based on the distance traveled. The found wheel shape performs 64 % better than the previous prototype and, in combination with the found parameter relations, will guide the design of the wheels for the MMX mission.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148275/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Optimizing the Shape of Planetary Rover Wheels using the Discrete Element Method and Bayesian Optimization
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stubbig, LeonLeon.Stubbig (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4313-7125NICHT SPEZIFIZIERT
Lichtenheldt, RoyRoy.Lichtenheldt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2539-4910NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2021
Erschienen in:VII International Conference on Particle-Based Methods (PARTICLES 2021)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Wriggers, PeterLeibniz University of HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oñate, EugenioUniversitat Politècnica de Catalunya (UPC)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Düster, AlexanderHamburg University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bischoff, ManfredUniversity of StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zohdi, TarekUniversity of California, Berkeley, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE)
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Discrete Element Method, DEM, Planetary Exploration, Low Gravity, Rover w
Veranstaltungstitel:VII International Conference on Particle-Based Methods (PARTICLES 2021)
Veranstaltungsort:Hamburg, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:4 Oktober 2021
Veranstaltungsende:5 Oktober 2021
Veranstalter :International Centre for Numerical Methods in Engineering Barcelona (CIMNE)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt MMX [RO], R - Planetare Exploration
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Raumfahrt-Systemdynamik
Hinterlegt von: Stubbig, Leon
Hinterlegt am:12 Jan 2022 17:32
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:46

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