基于支重轮-履带-地面多体耦合的履带机器人振动响应研究

作     者：宋佳琪 张宏 王景宇 殷国珠 SONG Jiaqi;ZHANG Hong;WANG Jingyu;YIN Guozhu

作者机构：太原科技大学机械工程学院山西太原030024 

出 版 物：《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)

年 卷 期：2024年第31卷第4期

页      面：456-464页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52075355) 中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX20231A050) 山西省重点研发计划项目(202202100401012) 

主　　题：履带机器人 多体耦合 支重轮 垂向振动 响应特性 

摘      要：构建支重轮-履带-地面多体耦合系统是研究履带机器人行驶平顺性的重要环节。以单侧五支重轮履带机器人为研究对象,在非线性悬挂系统模型以及考虑履带滤波作用的路面激励的基础上,建立了履带机器人振动理论估算模型。然后,基于履带机器人在不同等级路面及不同行驶速度工况下的仿真实验,利用均方根值定量分析了行驶速度、路面激励对机器人车体及其支重轮垂向振动的影响。最后,通过开展外路实验来验证七自由度半车的振动理论估算模型和动力学仿真模型。结果表明:随着行驶速度和路面不平度的提高,履带机器人车体的垂向振动近似呈线性增大,履带对路面激励有滤波作用。履带机器人车体质心及支重轮1,3,5的垂向振动加速度对路面激励最为敏感,车体垂向振动加速度功率谱密度幅值在频率为19 Hz左右时最大。由于支重轮5靠近驱动段,履带与主动轮啮合产生的多边形效应使其垂向振动相对于其他支重轮偏大。理论建模、仿真分析及外路实验相结合的方法为履带机器人在不同路况下的振动响应特性研究提供了新思路。