根据半转机构原理,设计了一种新型的轮腿式月球探测车,其移动机构由车体支架、4个结构相同的轮腿及转向支架3部分构成。轮腿采用二级半转机构,由电机独立驱动和转向,通过2个串联的行星轮系来传递驱动力矩。并从路面适应性、转向灵活性、车身起伏度、地面几何通过性、抗侧倾能力和垂直越障能力等方面分析了该月球探测车的移动性能。分析表明,该探测车适合在高低起伏的月球表面环境行走。
简要介绍了变质心月球车(CMR-1)的设计要求和机械结构,并基于地面力学的知识,从分析月球车轮地接触力学特性入手,对变质心月球车行走过程中车轮下陷量、运动阻力和牵引力等进行了分析。通过对移动性能的分析,得到了构型参数(车轮参数、质心位置)和地形参数与下陷量、运动阻力、牵引力等性能参数间的关系曲线,给出了月球车车轮、质心位置和轮距等构型参数的设计原则,论证了质心对于月球车移动性能的重要性。最后对变质心月球车进行了仿真分析,验证了其优越的越障性能。
针对六轮月球车,对国内外空间探测机器人的移动机构的构型进行分析和综合,通过构型创新、构型组合等手段提出了125种新型六轮移动机构。进一步利用虚拟样机软件ADAMS12.0和控制仿真软件Matlab6.5平台,从方案创新、方案组装、方案优化三个层次对月球车机械系统和控制系统进行综合评价与优化,得到优化方案及其优化参数。选择了一种方案进行了分析和参数优化,并试制了物理样机,取得较好效果。
以轮式月球车为研究对象,提出了一种六轮月球车双曲柄滑块联动悬架系统,对其结构特点、地面自适应和越障原理进行了分析,采用模块化思想完成了双曲柄滑块联动月球车的机械设计,并进行了样机研制和场地试验。室内测试和场地试验表明,双曲柄滑块联动月球车通过曲柄滑块机构将车轮竖直方向的位移转化为滑块水平方向的位移,具有较好的平顺性、地面自适应能力和综合移动性能,主要移动性能指标(速度0·1m/s、越障0·2m、爬坡30°)基本满足探月需求。
提出了三摇臂悬架和双曲柄滑块联动扭杆悬架两种新型月球车悬架系统;建立了月球车移动性能评价的数学模型;采用虚拟样机技术,从地面自适应、行驶平顺性、越障性能三个方面对月球车的移动性能进行动力学分析。仿真结果表明,双曲柄联动扭杆悬架月球车具有很好的移动性能。