越障機(jī)構(gòu)靜力學(xué)分析與越障性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類(lèi)對(duì)未知世界領(lǐng)域的探索不斷深入，然而面對(duì)一些操作難度大、工作環(huán)境惡劣、作業(yè)境況危險(xiǎn)等領(lǐng)域，一般的穿越機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜路面的越障功能。因而，對(duì)越障機(jī)構(gòu)深入研究的重要性日益突出，漸漸成為國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家研究的熱點(diǎn)。論文通過(guò)深入研究現(xiàn)有輪式和腿式兩種越障機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出了一種輪-腿復(fù)合式越障機(jī)構(gòu)，并對(duì)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、靜力學(xué)性能及越障性能進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，論文主要研究工作及結(jié)論如下：
　?。?）為實(shí)現(xiàn)輪、腿越障

2、機(jī)構(gòu)按需驅(qū)動(dòng)，論文將兩2K-H行星輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)，通過(guò)齒數(shù)計(jì)算及配合，設(shè)計(jì)出兩級(jí)輸出行星輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，利用運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可變約束的施加與釋放，實(shí)現(xiàn)了越障機(jī)構(gòu)在移動(dòng)過(guò)程中遇到垂直障礙路面時(shí)，自動(dòng)選擇機(jī)械腿機(jī)構(gòu)輔助越障的功能，大幅增強(qiáng)了機(jī)構(gòu)自適應(yīng)能力。最后，通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件仿真分析，驗(yàn)證了其可變約束傳動(dòng)的可行性及正確性。
　?。?）對(duì)于機(jī)械腿輔助越障機(jī)構(gòu)，論文采用具有高精度、高承載力的2UPR-UPU四自由度并聯(lián)機(jī)械腿機(jī)構(gòu)。論文在對(duì)機(jī)械腿

3、運(yùn)動(dòng)軌跡和承載力研究分析過(guò)程中，首先建立了對(duì)應(yīng)2UPR-UPU并聯(lián)機(jī)械腿機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系，依據(jù)所建坐標(biāo)系列出了閉環(huán)約束矢量方程，通過(guò)對(duì)約束矢量方程求解推出了其驅(qū)動(dòng)雅可比矩陣，獲得了機(jī)構(gòu)的輸入輸出之間的映射關(guān)系。其次，通過(guò)虛功原理建立了靜力學(xué)關(guān)系方程，并根據(jù)靜力學(xué)關(guān)系方程求解出靜力學(xué)矩陣方程，并通過(guò)范函數(shù)運(yùn)算以及拉格朗日乘子運(yùn)算得出了機(jī)構(gòu)靜力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并編程仿真，證明該機(jī)構(gòu)靜力學(xué)性能穩(wěn)定。
　　（3）論文對(duì)越障機(jī)構(gòu)的整體越障性能進(jìn)行

4、了仿真分析。在保證虛擬樣機(jī)仿真運(yùn)動(dòng)完整性的同時(shí)，論文對(duì)一些繁余復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精簡(jiǎn)，并建三維仿真虛擬樣機(jī)模型，通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證越障機(jī)構(gòu)的越障性能，本文研究的輪-腿復(fù)合式越障機(jī)構(gòu)的越障能力可達(dá)500mm，比單純輪式越障機(jī)構(gòu)的267mm提高233mm。
　　本文所做的工作是對(duì)越障機(jī)構(gòu)進(jìn)行的一次深入細(xì)致的研究與分析，通過(guò)仿真也驗(yàn)證了輪-腿復(fù)合式越障機(jī)構(gòu)更強(qiáng)的越障性能，其研究成果對(duì)推動(dòng)機(jī)械自適應(yīng)性和智能化的發(fā)展有著