二级半转机构运动特性分析及其轮腿构型设计

基于动物肢体运动的不对称性原理,提出一种可以模拟步行运动效果的二级半转机构,它由一级转臂、二级转臂和两个跨步杆构成。通过机构运动步态分析,得出其各关节需要满足的运动耦合关系。分析机构运动时的杆件几何关系,找出机构的运动驻点和固有特征线。基于二级半转机构的步行运动特性,提出两种探测车轮腿机构的构型方案:同侧偏置式和双侧分置式。其中,同侧偏置式轮腿机构构型方案采用二级串联的行星轮系来实现二级半转机构的运动特性,其一级转臂和二级转臂分别是所在行星轮系的行星架,同时它们又是齿轮箱体。通过机构干涉分析,得出轮腿机构不发生干涉的条件。双侧分置式轮腿机构构型方案采用双曲柄四杆机构来实现二级半转机构的固有运动几何特性。基于COSMOS Motion软件,对该二级半转轮腿机构进行虚拟样机运动仿真,获得机构各转动关节的运动轨迹曲线以及该轮腿机构的上下起伏度。通过轮腿机构样机行走试验,验证其具有良好的动态运动性能。

基于二级半转机构月球车的静力学分析

以基于二级半转机构月球车为研究对象,对月球车进行了静力学分析。建立了月球车在平地行走和爬坡行走的力学模型,并结合正向运动学分析结果,对月球车所受地面支持力进行了仿真分析,给出了月球车所受支持力随驱动轮腿电机转角和斜坡坡度角的变化曲线图。仿真结果表明,月球车在爬坡行走过程中,摩擦因数不能大于0.9。

二级半转轮腿机构月球探测车及其移动性能分析

根据半转机构原理,设计了一种新型的轮腿式月球探测车,其移动机构由车体支架、4个结构相同的轮腿及转向支架3部分构成。轮腿采用二级半转机构,由电机独立驱动和转向,通过2个串联的行星轮系来传递驱动力矩。并从路面适应性、转向灵活性、车身起伏度、地面几何通过性、抗侧倾能力和垂直越障能力等方面分析了该月球探测车的移动性能。分析表明,该探测车适合在高低起伏的月球表面环境行走。

二级半转轮腿式探测车动力学仿真分析

以二级半转轮腿式探测车为研究对象,建立其虚拟样机模型,并设定其轮腿机构的各杆运动耦合关系以及与路面的3D碰撞属性。针对探测车平地行走和垂直越障两种情况,在ADAMS软件中进行了动力学仿真分析,在给定驱动电机旋转角速度的情况下,得到了探测车车体质心位移、速度和加速度随时间变化的曲线,并对轮腿机构跨步杆所受路面的接触力进行了仿真分析。仿真结果表明,该探测车具有较强的垂直越障能力和较小的车体垂直起伏度。

基于ADAMS的双半转腿式机器人虚拟仿真

提出一种带辅助支撑轮的双半转腿式机器人,该机器人主要由车体支架、两条轮腿、轮腿支架、辅助支撑杆和滚动轮等组成。在ADAMS仿真软件中建立该机器人的虚拟样机模型,设定各腿杆之间的约束关系以及各跨步腿杆与路面之间的三维碰撞属性,且根据各腿杆的运动耦合关系,设定机器人各关节驱动舵机的转速。针对机器人平地行走情况,在ADAMS中进行虚拟仿真分析,得到该机器人的车体支架质心位移、速度和加速度随时间变化曲线,及跨步腿杆及辅助支撑轮在平地行走过程中所受的地面接触力。结果表明,该机器人的车体垂直起伏度较小,辅助支撑杆部分设置的弹簧具有一定的减震效果。

仿生轮腿式月球车运动学建模与虚拟样机仿真分析

根据动物运动的不对称性,设计了一种新型的仿生轮腿式月球车,其移动机构由4个结构相同的轮腿、车体支架以及转向支架3部分构成。在建立仿生轮腿机构坐标变换模型基础上,对月球车移动机构进行了运动学分析,建立了各跨步杆端部的正向运动学模型。基于COSMOS Motion软件对该月球车进行了运动学仿真,给出了移动机构各关节相对于车体质心参考坐标系下的运动轨迹曲线,并对其越障过程进行了虚拟样机运动仿真。仿真表明:该月球车的车身起伏度较小,可以平滑地完成越障跨步动作。

月球探测车研究现状及发展趋势

简述了月球探测车的研究历程,其发展经历了轮式、腿式、履带式及轮腿式等形式,分析了其各自的特点,发展趋势向着小型化、智能化、协作化、低能耗和功能集成的方向发展。