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机场无人转运车底盘结构设计及路径规划研究

机场无人转运车底盘结构设计及路径规划研究

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作者：靳淮智吉林大学

学位级别：硕士

随着中国民用航空业的迅速发展,机场特种车辆电动化已成为研究的重要方向。特别地,行李传送带车在机场的日常运营中扮演着不可或缺的角色,主要负责将行李从飞机搬运至机场内部。本文探讨了机场行李传送带车的设计与功能,内容涉及从底盘... 详细信息

随着中国民用航空业的迅速发展,机场特种车辆电动化已成为研究的重要方向。特别地,行李传送带车在机场的日常运营中扮演着不可或缺的角色,主要负责将行李从飞机搬运至机场内部。本文探讨了机场行李传送带车的设计与功能,内容涉及从底盘结构设计到模型转化以服务于路径规划的整个过程。分析了机场行李传送带车的底盘结构、工作原理、主要组成部分、动力系统和电池设计等方面。在底盘结构方面,采用滑板式底盘设计,整合制动系统、电动驱动系统及电池。在传送结构方面,选择了结合直推式和连杆式举升机构的设计方案。在动力系统方面,详细分析了驱动方式、电机选型与设计参数,以及动力电池的选择和参数设置。采用了永磁同步电机和碳酸铁锂电池,以满足车辆在各种条件下的性能需求。利用三维软件进行车辆关键部分的建模与装配,展示了车辆的平置和操作状态。随后,针对传送和举升机构展开了细致的力学分析,得到举升机构关键点的受力情况。对车架的弯曲、举升、转弯和制动这四种关键工况进行了静力学分析,以确定不同载荷条件下车辆的位移、应力和应变情况,从而确定其结构稳定性。模拟车辆在实际行驶中的振动情况,通过功率谱密度分析了可能的共振频率,并与低阶模态分析结果进行对照,进一步保证了分析结果的精确度。在路径规划方面,比较了几种全局路径规划算法,确定A*算法为最适合机场环境的算法。针对该算法的局限性,通过引入启发因子和加权函数的方式改进了算法。为了解决路径突兀问题采用三阶贝塞尔曲线的函数平滑了路径。为了弥补全局路径算法的局限性,选择用TEB算法作为局部路径规划算法,弥补了A*算法的不足,增强了算法的搜索效率。将有限元分析得到的模型作为基础,引入了改进后的混合路径规划算法,评估了该算法在特定应用场景下的性能。对机场行李传送带车进行模型设定,包括坐标系设定、链节关系配置,以及激光雷达、摄像头和里程计的详细参数设置,确保模型的准确性。在Gazebo环境下结合ROS导航包进行的系列仿真,成功验证了改进的A*算法和TEB算法在定位精度和SLAM建图方面的有效性。

关键词：机场行李传送带车底盘结构设计有限元分析路径规划 Gazebo仿真

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