轮履复合式变形车轮的设计与越障性能分析

不同行进结构对各种复杂的非结构化路面条件具有不同的适应性和通过性.文中结合轮式、履带式运动机构的优点,提出一种可以根据路面条件改变车辆行进模式的新型轮履复合式变形车轮.变形车轮由变径轮辋部件和履带轮部件组成.在同一驱动机构作用下,变形车轮能以轮式或履带式两种运动模式在复杂的路面上运动,使车辆具有良好的地面适应性和通过性.变形车轮采用模块化设计,可以代替普通充气式轮胎直接安装在车辆上.对变形车轮两种运动模式的分析表明:变径比越大,与轮式模式相比,履带模式的爬坡性能和翻越台阶性能优势越明显.

轮履复合式变形车轮机构参数分析

针对非结构环境地形的特点,结合轮式、履带式移动机构在复杂地形环境中的运动特点,提出了一种可在轮式、履带式之间进行自由切换的轮履复合式变形车轮的设计。利用序列二次规划算法,得出了变形车轮各机构参数对接地长度的影响,为最优化机构参数的确定提供了理论基础。分析机构参数对车辆通过性能影响,其结果研究表明:变径比越大,与轮式模式相比,履带式运动的越障优势越明显;同时,相对履带式运动而言,轮式运动快速灵活的优势也越明显。

一种适应复杂路况的变形车轮研究

基于平面机构理论,介绍了一种适应复杂路况的变形车轮,首先设计了变形车轮的相关参数并建立了力学建模,推导出变形前后车轮总转矩、正压力转矩和摩擦力的公式,然后基于MATLAB软件分析了变形车轮变形前后车轮总转矩、正压力转矩和摩擦力的变化情况,最后证明了变形车轮具有良好的越障性能,对于验证和推广变形车轮的设计提供了参考。

基于被动变形车轮的铰接型移动机器人设计与分析

针对非结构环境下传统移动机器人越障性能不足和运动柔性欠佳等突出问题,引入被动变形车轮与柔性铰接装置,研制出了一款能够被动适应复杂多变障碍地形的多驱动模块铰接型移动机器人。通过构建单驱动模块运动学模型,综合各模块间运动约束关系,建立了机器人整体位姿方程,提出了机器人柔顺运动控制方法。基于外力作用下车轮被动变形机理研究,结合多驱动模块耦合状态下机器人整体受力分析,系统建立了机器人越障力学模型,提出了机器人关键结构参数优化设计方法。理论分析和仿真结果表明:机器人具有良好的越障性能与运动柔性,可被动适应复杂多变障碍地形。

轮腿式可变形车轮设计及整车控制研究

针对当前复杂地形与路况对整车机动性及越障能力的需求,设计了一种轮腿式可变形车轮结构,该车轮结构可在不同地形与路况下进行轮式与腿式的状态转换。介绍了可变形车轮的设计原理并对结构参数进行了计算与优化,分析得到了轮腿式可变形车轮最大变径比。设计了一套简单有效的轮腿式可变形车轮智能变形控制系统,并据此开展整车布局设计,分析整车运动过程。制作并搭建了样车平台,通过实验测试了整车的机动性与越障能力。结果表明该变形车轮可在轮式与腿式状态下快速智能转换,使得整车系统可同时在结构化与非结构化路面稳定行驶,具有较高的机动性与越障能力。

智能小车的可变形车轮设计

在普通智能车的基础上对车轮进行设计,在攀爬楼梯时利用传感器测量台阶的高度和宽度,对由步进电机控制车轮中相互垂直方向上的两组支杆进行缩短和拉伸,使车轮变为椭圆形,利用PID算法控制智能车,实现车体平稳行驶,使普通智能车具有爬楼梯的功能。该设计小车占地面积小,平衡稳定性好,实用性较强,具有一定的实践意义。

破片冲击作用下地铁车辆车轮结构变形研究

为探索破片冲击作用对地铁车辆车轮廓形表面变形的影响,本文建立了破片冲击车轮侧面、车轮踏面和车轮轮缘的有限元模型。通过圆柱形破片冲击车轮的仿真计算,得到了破片在不同位置以不同速度冲击车轮后车轮各表面的变形量,经过分析确定了造成车轮变形量最大的破片冲击位置和破片冲击速度。利用最终结论,结合地铁车辆日常检修中对车轮廓形的要求,得出了车轮防护的重点区域和车轮防护的性能要求,同时对战时车轮快速检修标准提出了新的建议。

关于钢制车轮变形问题探讨

车轮变形问题是用户常遇到的问题之一,通过对该问题解决过程中对材料、尺寸、结构、试验等几个方面的经验,提出了车轮在设计及验证过程需要考虑的因素。

可变形轮腿式机器人行走机构设计与研究

针对当前轮腿式越障机器人的局限性,设计了一种新型的车轮可变结构机器人,该机器人可以在轮腿之间自如切换。介绍了可变结构车轮的工作原理,该机构在平坦地面上运动以轮子模式行走,当遇到障碍物切换为类花瓣模式越过障碍。对车轮在两种模式下的直行与转弯过程进行理论分析,建立了运动学仿真模型,并对模型进行求解。为了验证分析结果,采用Adams软件对车轮的越障过程与复杂路面行走进行了运动仿真。仿真结果表明,设计的车轮结构可行性较高,具有轮式机构的稳定性,同时具有腿式机构较高的越障能力,使机器人可以适应多种复杂的路况环境。

一种用于移动机器人的多段变形轮

变形车轮是提升轮式移动机器人在严苛地形越障能力的有效方案。然而传统单构型变形轮仅能适应特定路面环境,不能同时满足多种路面环境。利用一种平面多边形机构,将已有研究的轮式、扩展式和轮腿式构型相结合,提出了4种多段变形轮机构。同时,比较各构型的优缺点并针对较优方案进行杆长优化,提出相应的设计方法。根据不同路面情况,通过轮形间的有效切换,使得轮式移动机构在越障能力得到提升的同时,还能保证机构对不同种类地形的适应能力,达到提升机构通用性的目的。

轮腿可变搜救机器人轮腿综合与仿真分析

目的:针对搜救环境下复杂多变的地形环境,设计一种机动性高、越障能力强的轮腿可变搜救机器人。方法:先完成搜救机器人整机概念设计,再综合运用图形几何学方法对可变形车轮进行参数求解与运动学分析,并设计出以电磁离合器为主体的位形变换机构;通过重心投影法建立机器人力学模型,分析机器人静态稳定问题并计算最大越障高度;使用ADAMS软件对机器人模式切换与越障过程进行仿真验证。结果:实验结果表明,轮腿可变搜救机器人能够顺利完成轮式结构与弧腿结构间的自由切换,并且顺利通过多级台阶。结论:轮腿可变搜救机器人在复杂地形下具有良好的运动能力,未来结合多样化救援装备,可代替搜救人员进入危险复杂的区域执行搜救任务,提升突发事件应急处理能力与工作效率。