高通过性与平稳性月球车移动系统设计

月表行驶环境恶劣,这对月球车移动系统提出了更高的要求。为提高月球车的移动能力,提出一种具有高通过性和载荷平台平稳性的新型月球车移动系统。该移动系统由正反四边形机构悬架和伸缩叶片复式步行轮组成。正反四边形悬架是一种适用于六轮月球车的非独立悬架,通过与摇臂式悬架进行受力和姿态运动的对比分析和仿真对比分析可知,它可以使月球车具有较高的越障性能并在越障过程中保证载荷平台的相对平稳。同时,针对不同松散程度的月壤,根据车轮-土壤力学原理,设计出伸缩叶片复式步行轮。该种车轮最突出的特点是能够根据车轮与土壤间的相互作用关系,自适应调节叶片入土深度,从而改变车轮的牵引能力、平顺性和能耗。对该种移动系统进行多项移动性能试验,结果表明,该种新型移动系统具有较高的越障能力和保持载荷平台平稳能力,能够在恶劣路况下最大限度的发挥车轮的牵引能力,而且在路面通过性良好时尽可能的节约能耗,增加车轮滚动的平顺性。

新型八轮月球车悬架的研制

提高整车质量在各轮上分配的均匀性,可提高驱动电动机驱动功率的一致性;提高悬架被动适应松软复杂地形能力,可提高其稳定性和越障能力。因此,对八轮月球车被动适应地形的悬架进行拓扑结构综合,确定两种可用的八轮悬架构型,并对这两种悬架构型进行双侧车轮同时跨越垂直障碍、适应曲面地形和车体运动平稳性仿真分析。根据分析结果,确定适合的八轮月球车悬架构型,针对这种八轮月球车移动系统的组成和工作原理进行了论述。利用ADAMS软件对悬架结构参数进行优选,在此基础上进行悬架和差动装置的结构设计,并加工出原理样机。对原理样机进行爬坡、越障等性能试验,试验结果表明:各轮载荷分布较均匀,适应地形能力强,能够爬上坡度为22°的松软沙地,越过200mm高的障碍。

六圆柱-圆锥轮式月球车的设计

针对月球表面的非结构化环境,设计了一种新型六圆柱-圆锥轮式月球车.整车由三节串联而成,每节具有一对独立驱动的圆柱-圆锥轮,由两个三自由度的悬架结构连接,三节之间能够被动实现俯仰和扭转相对运动;悬架关节中设计有离合器或制动器,能够根据需要锁住关节或在电机驱动下实现主动俯仰或前摆运动,从而能够使月球车根据路况以轮式或轮步方式移动.为了降低刚性车轮产生的振动,在车轮和支承轴之间设计了由金属橡胶构成的减振器.对月球车的结构参数优化和移动性能的分析,结果表明,该车具有很强的地形适应能力和越障能力.

六圆锥轮式月球车运动控制系统的设计研究

六圆锥轮式月球车是一种混合适应型移动机器人车,具有地形适应能力优越、越障能力强的特点.针对该款月球车,本文建立了运动学模型,提出并设计了一套基于TCP/IP通讯、具有一定自主能力的遥操作运动控制系统.遥操作计算机提供月球车路径规划服务,并监控月球车运行.基于实时L inux和PC104总线计算机的车载计算机运动控制系统解析遥操作运动指令,并驱动控制月球车运动.模拟现场验证了所提运动控制系统的可行性和稳定性.

巡视探测器悬架机构综述

悬架机构是巡视探测器移动系统的重要组成部分,其性能直接影响着巡视探测器的通过性能、越障能力和稳定性等。文章分析了目前应用于巡视探测器的各种悬架,分别为杠杆导向的扭力式独立悬架、摇臂-转向架悬架、五轮五点接触悬吊式悬架、平行架-叉形架悬架、三体柔性悬架、ExoMars巡视探测器悬架系列(RCL-C、RCL-E、CRAB和DoubleSpring)、正反四边形悬架等。在分析的基础上总结了巡视探测器悬架机构的发展趋势,同时为我国月面巡视探测器移动部分悬架机构的选择提出了建议。

火星车在松软地面上的蠕动步态研究

蠕动步态是解决火星车在火星松软表面行走或爬坡困难时提高牵引力的有效方法,合理设置蠕动步态对充分发挥火星车在松软地表上的移动性能至关重要。文章将Bekker等人的轮地力学理论用于整车蠕动步态的受力分析,通过建立火星车的运动学模型,分析关节的运动关系,得到蠕动步态的协调运动方案,并通过原理样机试验对该方案的作用效果进行验证,为主动悬架蠕动步态的轮速配合给出了合理的建议。

轮式探测车被动自适应性与自由度关系分析

为设计具有自适应性能的探测车,保证轮式探测车移动机构在行驶过程中车轮与地面接触良好,研究自适应性能与单侧悬架系统及其漫游车整体所需自由度之间的关系.给出自适应性的3种分类方法,分析自适应性能对漫游车的爬坡性能、车体稳定性能及能耗特性的影响;建立具有自适应性能的探测车单轮系统数学模型并得到此系统的自由度;分别建立包含两轮、三轮及k个车轮的自适应悬架系统数学模型,分析并得到上述系统所需的自由度;分别建立在悬架对称布置和四周布置两种情况下的探测车自由度模型,并对一些具有代表性的被动自适应特性探测车自由度进行了统计和分析.研究结果表明:良好的自适应性是实现移动机构综合性能的前提条件,具有自适应性的单侧悬架系统与探测车整体所需自由度分别为1和3.该方法可为探测车悬架及车体系统构型综合时自由度的确定提供指导.