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基于摇臂悬架的履带式地面无人平台设计与运动分析

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基于摇臂悬架的履带式地面无人平台设计与运动分析

作者：杨云凯国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着科技的飞速发展,地面无人平台开始越来越多的出现在战场、废墟、矿区等复杂地面环境,取代人类进行侦查、救援、探测等高危作业,大大降低了人类在参与上述活动时需要直面的风险。近年来,我国自然灾害、事故灾难频发,军事领域也在大... 详细信息

随着科技的飞速发展,地面无人平台开始越来越多的出现在战场、废墟、矿区等复杂地面环境,取代人类进行侦查、救援、探测等高危作业,大大降低了人类在参与上述活动时需要直面的风险。近年来,我国自然灾害、事故灾难频发,军事领域也在大力推进装备的无人化,这些都促使我国对能够适应复杂地面环境的高机动性地面无人平台的需求与日俱增。本论文的研究目的是设计一种新型的基于摇臂悬架的履带式地面无人平台。该移动平台采用独特的摇臂式悬架机构,平台在通过崎岖路面时,两侧履带架可绕中间转轴发生一定程度的摆动使履带贴合地形,提高平台通过性与运动的平顺性。本文围绕所设计的新型地面无人移动平台,针对其运动原理、越障性能、样机研制等几个方面开展研究,主要取得了以下研究成果:(1)提出了一种全新的摇臂式悬架机构,并基于此完成了无人平台的机构方案设计。(2)分析了无人平台在平地、斜坡、楼梯、壕沟等典型地面环境下的运动过程,并对各典型障碍下平台的通过性进行了计算。(3)使用动力学分析软件,建立了无人平台的虚拟样机及各典型地形的虚拟实验环境,进行了仿真试验,初步验证了平台的机动性能。(4)完成了基于摇臂悬架的履带式地面无人平台原理样机的研制。并在平地、台阶、斜坡、单边等地形完成运动特性试验,初步测定了无人平台的部分性能指标。试验结果表明基于摇臂悬架的履带式地面无人平台具有运动速度快、负载能力强、控制灵活、运动平稳等特点,部分指标(最大运行速度可达35km/h、负载能力(载重/自重比1.26)、续航时间4h)达到国内中小型履带式无人平台先进水平。最后,论文针对现有设计,给出了进一步的改进建议,并对地面无人平台的发展前景进行了展望。

关键词：地面无人平台摇臂悬架移动机构高机动性运动分析

Sojourner六轮摇臂悬架机构的三种结构型式的越障性能分析

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Sojourner六轮摇臂悬架机构的三种结构型式的越障性能分析

2009海峡两岸机械科技论坛

作者：马金盛成九瑞庄达民北京航空航天大学

行星探测车的垂直越障能力是对其进行评价的重要指标之一。当前,轮式行星探测车是研究的热点,Sojourner等行星探测车代表着目前轮式的前沿研究水平。本文主要分为三部分:第一部分介绍Sojourner行星探测车的越障原理及其摇臂悬架机构;第... 详细信息

行星探测车的垂直越障能力是对其进行评价的重要指标之一。当前,轮式行星探测车是研究的热点,Sojourner等行星探测车代表着目前轮式的前沿研究水平。本文主要分为三部分:第一部分介绍Sojourner行星探测车的越障原理及其摇臂悬架机构;第二部分探讨驱动力矩的选择问题,将滚动摩擦引入模型;第三部分分析与研究基于Sojourner六轮摇臂悬架机构的三角形、矩形、圆弧形框架结构型式的越障性能。

关键词：摇臂悬架越障能力三角形框架结构矩形框架结构圆弧形框架结构

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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摇臂探测车悬架多工况拓扑结构优化设计

哈尔滨工程大学学报 2010年第6期31卷 749-754页

作者：李所军高海波邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学机电学院黑龙江哈尔滨150001

为减轻探测车的悬架重量,保证足够大的刚度,基于变密度法对摇臂悬架进行了结构拓扑优化设计.对摇臂和摆杆的载荷工况和边界条件进行了简化,选取3种极限受载情况进行了准静力学分析,确定了优化时的各工况载荷.以最小柔度为目标函数,体积... 详细信息

为减轻探测车的悬架重量,保证足够大的刚度,基于变密度法对摇臂悬架进行了结构拓扑优化设计.对摇臂和摆杆的载荷工况和边界条件进行了简化,选取3种极限受载情况进行了准静力学分析,确定了优化时的各工况载荷.以最小柔度为目标函数,体积分数为约束条件,利用Hyperworks软件分别对摇臂和摆杆进行了多工况结构拓扑优化设计.依据体积分数为0.2的最优拓扑结构,并考虑探测车的几何通过性及悬架的工艺性要求,进行了摇臂和摆杆的结构设计.用***软件对设计结果进行了有限元分析.结果表明,刚度和强度均满足设计要求,证明了悬架结构设计的合理性.

关键词：探测车摇臂悬架拓扑优化

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摇臂式车辆轴间刚度阻尼对平顺性影响分析

导弹与航天运载技术 2020年第3期 96-101页

作者：陈思白斌孙柯师娇田小川中国运载火箭技术研究院北京100076

车辆良好的行驶平顺性对减轻乘员的疲劳,降低运输过程中所受动载荷具有重要意义。对采用摇臂式悬架的三轴式车辆平顺性进行研究,根据整车参数,在Adams/View中建立车辆的整车动力学模型,并构建D级随机路面,在一定车速下对其行驶平顺性进... 详细信息

车辆良好的行驶平顺性对减轻乘员的疲劳,降低运输过程中所受动载荷具有重要意义。对采用摇臂式悬架的三轴式车辆平顺性进行研究,根据整车参数,在Adams/View中建立车辆的整车动力学模型,并构建D级随机路面,在一定车速下对其行驶平顺性进行分析,初步验证了初始的悬架设计参数对车辆相关平顺性要求的满足情况。通过改变车辆各轴的悬架刚度和阻尼参数,分析车辆前中后三轴的刚度和阻尼的变化对整车平顺性的影响规律。结果表明,中间轴的刚度和阻尼变化对整车平顺性影响较小,通过对比,前轴和后轴的刚度阻尼变化对整车平顺性影响相对较大。

关键词：多轴车辆摇臂悬架刚度阻尼平顺性

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浅海轮式作业型ROV结构设计及分析

石油矿场机械 2018年第2期47卷 28-32页

作者：刘化国庞罕肖文生刘健王超凡山东科瑞机械制造有限公司山东省海洋石油装备重点实验室山东东营257000 中国石油大学机电工程学院山东青岛266580

适用于浅海水域复杂地形的作业型水下遥操作机器人是浅海油气高效、低成本开发的关键技术之一。提出了一种新型摇臂悬架轮式ROV构型,设计了本体结构和浮力单元;利用建立的摇臂悬架数学模型对悬架的力学性能和越障能力进行了计算。建立... 详细信息

适用于浅海水域复杂地形的作业型水下遥操作机器人是浅海油气高效、低成本开发的关键技术之一。提出了一种新型摇臂悬架轮式ROV构型,设计了本体结构和浮力单元;利用建立的摇臂悬架数学模型对悬架的力学性能和越障能力进行了计算。建立了轮式ROV的运动学和动力学模型,分析了复杂地形工况下的抗倾覆能力和抓地性能。结果表明,新型摇臂轮式ROV的悬架结构满足冲击载荷的强度要求,垂直台阶的越障能力为427 mm,通过凹坑时载体的最大侧倾角小于0.5°,各轮附着力均值保持在85N以上,通过性能较好。

关键词： ROV 浅海摇臂悬架通过性