新型月球车的特点与性能分析

随着国内外掀起的新一轮的探月高潮，新型的月球车越来越受到人们的关注。本文针对月球探测的特点和要求，提出了一种两轮并列式月球车，并对此月球车的特点和性能进行分析；同时，结合两轮并列式月球车的结构和性能，提出了以两轮并列式月球车为子系统的群控策略以降低月球探测的风险，提高月球探测的效率。     

轮腿式月球车移动机构构型组合设计

介绍机器人构型组合概念,提出轮腿式月球车的构型组合设计方法.将轮腿式月球车移动机构抽象为轮腿、悬架和车体3类子构型,建立了月球车同构和异构组合设计可选构型方案的计算模型.以基于二级半转机构原理的轮腿式月球车为研究对象,对其移动机构进行了子构型分析,提出了4种轮腿子构型、4种悬架子构型和5种车体子构型.以四轮腿和六轮腿月球车为例,采用同构组合和异构组合设计方法,共得到206种轮腿式月球车移动机构设计方案.     

月球车的多传感器数据融合和运动控制系统研究

针对月球表面复杂的环境特征,确定月球探测车运动控制系统应具备的主要功能。以现有的六轮摇臂一转向架式月球车模型为基础,建立一个基于多传感器数据融合的智能系统。论述车体的运动协调控制方法,通过其遥操作方式和自主控制相协调的设计方案,以保证月球车在月球表面复杂、未知的环境中的运动适应能力。     

月球车六轮摇臂转向架的优化设计

研究了月球车六轮摇臂转向架机构的优化设计问题.在分析了月球车移动机构行走及越障等任务要求的基础上,提出了摇臂转向架机构的性能评价指标,包括4个方面.针对性能评价指标,对月球车摇臂转向架机构进行了多目标优化设计.仿真实验表明采用优化设计得出的机构参数可以有效地提高月球车移动机构的行走及越障性能,为车体的机构系统设计提供理论依据.     

《月球车移动系统设计》

内容简介:本书基于作者对月球车移动系统多年理论研究和工程经验的积累,密切结合我国月球探测工程的需求,主要以月球车移动系统为对象,对国内外星球车移动系统的结构特点进行了全面概括;基于拓扑学对月球车移动系统进行了构型设计和折展技术研究,并进行了性能分析与参数优化;基于地面力学对月球车轮地作用进行了研究,并进行了月球车移动系统动力学研究和移动控制研究;针对月面低重力环境进行了重力补偿技     

《月球车移动系统设计》

内容简介:本书基于作者对月球车移动系统多年理论研究和工程经验的积累,密切结合我国月球探测工程的需求,主要以月球车移动系统为对象,对国内外星球车移动系统的结构特点进行了全面概括;基于拓扑学对月球车移动系统进行了构型设计和折展技术研究,并进行了性能分析与参数优化;基于地面力学对月球车轮地作用进行了研究,并进行了月球车移动系统动力学研究和移动控制研究;针对月面低重力环境进行了重力补偿技术研究;设计了多节串联式     

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200 mm高的障碍。     

关于变质心在四轮月球车上应用的研究

基于变质心想法,提出了新型变质心月球车构想。为确定变质心在四轮月球车应用的可行性,通过对月球车进行越障性能的理论分析,分别建立了该月球车两前轮、两后轮、单个前轮、单个后轮四种情况下越障的数学模型,通过对其进行求解,给出了四种情况下月球车越障高度和车辆几何参数间的关系;分析了变质心对车辆越障性能的影响,最后对其进行了仿真验证,结果表明了变质心月球车越障的优越性。     

基于应力分布的月球车轮地相互作用地面力学模型

轮地相互作用地面力学在月球车的设计、性能评价、控制和仿真等方面具有重要作用,是目前基于动力学进行月球车相关研究的瓶颈。基于此,利用针对月球车开发的车轮—土壤相互作用测试系统进行试验,结合试验数据对传统车辆轮地相互作用正应力和切应力分布模型进行修正,并分析月球车轮刺高度对应力分布的影响,从而提出随滑转率变化改变沉陷指数的经验公式,以反映土壤侧向流动等引起的滑转沉陷。对应力分布公式积分得到集中力/力矩计算模型,并结合试验数据进行验证。在载荷为80 N,滑转率从0.05增加到0.6时,模型对于车轮垂直载荷、挂钩牵引力和驱动力矩的计算值与试验数据相比,相对误差不超过10%。模型能够反映滑转沉陷和轮刺效应,可以有效地用于月球车轮地相互作用力学的计算。     

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。