月球车足部构型参数对其驱动性能的影响研究

以二级半转轮腿式月球车为研究对象,考虑月球车在松软月面上的下限问题,在轮腿的跨步杆两端各添加一个"足",并设计出两种月球车轮腿足部构型方案,以增大足部与月壤间的有效接触面积和摩擦力。依据车辆地面力学基本理论,分析月球车的轮腿足瓣与月壤的相互作用力学特性,建立了月球车无轮刺足瓣与月壤的相互作用力学模型,在此基础上,分析了足瓣轮刺效应。提出月球车驱动性能的四个评价指标:足瓣沉陷指标、足部牵引性能指标、驱动电动机性能指标和爬坡性能指标,通过给定月壤特性参数、月球车载荷和滑转率,研究了足瓣的半径、宽度以及轮刺的高度和个数对挂钩牵引力、驱动力矩的影响。Matlab仿真表明,增大足瓣半径、宽度以及轮刺高度和个数均可以提高月球车的驱动性能,与增加足瓣宽度相比,增加足瓣半径效果更好。研究结果为后续的足部机构设计提供了理论参考。     

双半转腿式机器人运动稳定性分析

提出一种新型的双半转腿式机器人,主要由车体支架、两条轮腿及其轮腿支架组成.根据双半转腿式机器人的步行运动特点,将机器人的一个完整步行周期分为4腿支撑阶段和双腿支撑阶段.针对双腿支撑阶段的稳定性问题,提出3点假设,将机器人的跨步过程简化成一个支点不变、摆长不断变化的倒立摆模型.以机器人平地行走为例,分别建立机器人各杆件的质心坐标方程,并推导出机器人的质心运动方程.根据机器人倒立摆模型,分析影响其运动稳定性的因素.以此为基础,利用MATLAB软件对机器人平地行走时的质心姿态、质心速度以及后跨步杆端部位姿进行仿真,仿真结果表明,双半转腿式机器人的平地运动是稳定的.     

类四足移动机构的腿杆关节驱动力矩分析

根据二级半转机构原理设计1种新型类四足移动机构,该机构主要由车体支架、轮腿和轮腿支架三部分组成,其轮腿的各腿杆关节采用舵机直接驱动。针对该类四足移动机构的平地行走、垂直越障和原地转向运动的典型工况,建立相应的腿杆坐标系,分别对其轮腿的一级转臂、二级转臂和跨步杆进行受力分析,基于动静法建立相应的力学模型,并对各驱动关节所需驱动力矩进行仿真。仿真获得不同工况下轮腿机构各腿杆关节驱动力矩变化曲线,其中腿杆关节所需驱动力矩的最大值为0.645 5 N·m,通过计算得出原地转向时转向舵机所需驱动力矩为0.177 0 N·m。这些数据为以后驱动舵机的选型设计提供参考依据。