【毕业设计】八轮星球探测车可展开移动系统毕业设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

气号探测车的成功应用证明，将折叠与展开技术及其设计理论应用到星球车移动系统的研制中可以很好地解决星球车的最小发射体积与功能多样性之间的矛盾。

世纪年代产生的以空间机构的折叠伸展组合为主要研究内容的变约束机构变胞机构等机构学研究最新成果，为星球车可展开移动系统关键技术的研究奠定了理论基础，但这方面的理论研究尤其是工程应用还有待于完善和发展。

因此，本课题的研究成果对于星球车可展开移动系统的进步研制乃至其它空间可展开机构应用技术的研究均具有定的借鉴意义。

行星车移动系统概述自世纪年代以来，以美国俄罗斯法国日本等发达国家为首，各国科研机构纷纷进行各种类型行星车的研制，有的甚至已进入实用化商品化阶段，如勇气号火星车。

在国内，清华大学哈尔滨工业大学国防科技大学北京航空航天大学上海交通大学华中科技大学和航天科技集团所等高等院校及科研院所相继开展了这方面的研究工作，。

八轮星球探测车可展开移动系统设计迄今为止，国内外研究人员从行星车移动系统的越障性能地形适应能力能耗等要求出发，研制出各类行星车移动系统产品及样机多达四十余种。

根据移动系统的体积大小不同，可分为微型超小型中型及大型等四类。

根据操纵控制方式不同，可分为有人驾驶无人驾驶远程遥控两类。

根据移动方式不同，可分为履带式腿式轮式轮腿式等几类，具体特点等参见表。

由于轮式移动系统具有运动速度快的优点，故得到了广泛研究。

随着各种悬架的出现，其越野能力已大大增强，可以与腿式移动系统相媲美。

根据轮式移动系统是否具有可展开功能可进步分类。

表星球车移动系统主要分类及特点移动方式优点缺点代表车型轮式高速高效越障能力较差种类多腿式地形适应能力较强结构复杂速度慢效率低控制复杂美国卡内基梅隆大学开发的六腿机器人框架行走机器人，俄罗斯研制的摆动式腿结构六足机器人轮腿式高速高效地形适应能力强重量大能耗大美国喷气动力实验室研制的日本研制的履带式地形适应能力强稳定性能和越障性能良好动载荷小结构紧凑体积大能耗大履带易磨损俄罗斯移动车辆工程学院研制的不可展轮式移动系统研究现状单轮移动系统单轮移动系统不存在悬架的概念。

由于它用个轮子来代替整个车体，很好地利用了圆这种几何形状，避免了车底净高等附加几何约束对车辆地形适应能力的限制，从而大大地减小了体积，增加了机动灵活性。

例如美国机器人研究所研制的单轮移动机器人，参见图。

浙江理工大学本科毕业设计论文图单轮机器人日本东京电子通讯大学也研制了种球形移动机器人。

它由个球形轮和个装在轮上的弧形体构成，运动控制机构全部位于球形轮内部。

哈尔滨工业大学北京邮电大学也分别研制过单轮星球车原理样机。

二轮移动系统哈尔滨工业大学研制的两轮并列式星球车原理样机，具有体积小不易倾覆零半径旋转的特点，可作为子母探测车中的子车。

四轮移动系统四轮移动系统结构相对简单，但越野能力有限，要想对此进行改进，必须在底盘及驱动方式上有所突破。

美国研制的就是通过独特的底盘结构来提高地形适应能力的，其样机及底盘结构型式参见图。

图行星车及其底盘结构八轮移动系统八轮移动系统在行驶平稳性方面具有优势，值得深入研究，目前共有四种类型。

扭杆式八轮移动系统，主要应用于前苏联研制的星球车，参见图。

该移动系统由仪器舱与自动行走底盘组成，具有保证车体平稳性及行驶平顺性的优点，但悬架在运动过程中会对车轮产生额外的横向或纵向力。

八轮星球探测车可展开移动系统设计图样机和车轮与车架连接结构示意图和八轮移动系统参见图，前者为，后者为。

这两种移动系统均是欧洲提出的新概念车型，二者均具有结构对称，质心位于系统中心的特点。

虽没有样机实验，但经仿真显示，两系统的越障平顺性地形适应能力均较好。

图和机构示意图摇臂式八轮移动系统采用闭链平面铰链机构，由哈尔滨工业大学研制，参见图。

其结构型式左右对称，通过差速机构与承载平台连接，具有重力在各轮上均匀分配八轮自适应地形及通过性能良好等优点，但结构相对复杂。

图摇臂式八轮移动系统机构示意图可展开轮式移动系统研究现状在类型众多的行星探测车移动系统中，具有可展开功能的车型并不多。

已研制出样机的有下列几种整体可展开移动系统整体可展开移动系统以三轮移动系统为主，由于三个车轮联接于同个悬架，移动系统的折叠与展开需整体进行。

具有代表性的有日本和东京工业大学联合开发的，它采用轴环和可压缩轮结构，具有较强的机动性，其体积折叠比可达到，参见图。

浙江理工大学本科毕业设计论文图行星车移动系统整体展开的还有美国国家技术标准局研制的索缆并联机器人。

该移动系统由三组索杆铰接在个平台上形成，索杆可代替动力源驱动形成移动框架。

通过索缆的顺序张紧与释放，改变索杆和车轮间相对位置，可最终完成折叠与展开功能，图为的两款样机照片和其展开过程概念示意图。

图样机与展开示意图底盘可展开移动外部结构型式根据所选用或设计的车轮轮辐轮缘型式确定。

轮毂内部结构简图参见图。

轮毂端盖输出轴联接盘轮毂轮轴电机组摇臂图轮毂内部结构简图可展开车轮结构设计图所示为车轮展开状态结构图，车轮轮毂内部采用图所示结构。

轮缘连杆滑块滑槽轮毂被动滑槽被动滑块八轮星球探测车可展开移动系统设计图可展开式车轮展开状态结构图根据可展开车轮轮辐拓扑结构及其与轮轴构件的关联模型，对可展开车轮进行结构设计。

所设计可展开车轮满足下列技术要求，具体参见表。

表可展开车轮技术参数折叠比质量材料展开直径折叠直径在具体结构设计中，为保证车轮展开后结构稳定以及车轮展开锁止机构的安装需求，在基本曲柄滑块机构的基础上，并联了六组被动滑块结构，同时将轮缘曲面进行了分段处理，各段分别与滑块构件固接。

如图所示，轮毂外部变换形状后作为车轮展开机构中的曲柄构件，其与连杆滑块滑槽相对运动至工作位置并被锁止后，共同构成轮辐。

本章小结本章对星球车移动系统进行了结构设计。

设计过程中着重解决了下列问题根据车轮部件功能要求，单独设计了驱动传动装置，使它们分别与共同构成车轮部件。

在此基础上进行了可展开车轮的结构设计。

第章可展开移动系统仿真验证三维建模软件简介目前，随着计算机辅助技术的不断发展，三维造型软件功能不断完善，传统的二维设计正逐渐被三维实体设计所代替。

是美国公司于年开发的参数化设计系统，是套由设计至生产的机械自动化的三维实体模型设计软件，它不仅具有的强大功能，同时还具有和浙江理工大学本科毕业设计论文的功能，广泛应用于工业设计机械设计模具设计机构分析有限元分析加工制造及关系数据库管理等领域。

而且能同时支持针对同产品进行同步设计，具有单数据库全相关性以特征为基础的参数式模型和尺寸参数化等优点。

采用三维设计的产品，是和实物完全相同的数字产品，零部件之间的干涉目了然，软件能计算零部件之间的干涉和体积，把消灭在设计阶段。

运用三维设计平台，通过对特征工具的操作，避免高级语言的复杂编程，所开发设计出来的八轮星球探测车，便于研究人员通过对界面特征工具的操作，生成八轮星球探测车实体模型，甚至输出所需要的工程图及相关分析数据。

这样既可辅助研究人员完成其设计构思减轻劳动强度提高效率和精度改善视觉的立体效果，并可有效地缩短研制周期，提高设计制造的成功率。

可展开移动系统三维建模在对可展开移动系统进行结构设计的同时，借助软件进行三维实体建模和展开运动仿真。

可展开移动系统三维模型的建立是和其结构设计同时进行的，悬架的三维模型可以使设计的悬架各个部件的相互位置和装配关系更加直观，能够直接检验装配关系是否正确。

完成各个部件的三维模型后，再利用结构设计的各个零件的相互关系进行整体装配。

图所示的是可展开移动系统折叠和展开状态的模型。

图所示的是整车的三维实体模型。

图可展开悬架的三维模型本章小结本章主要借助于软件，对可展开移动系统进行了三维建模，整体装配和展开过程运动仿真。

八轮星球探测车可展开移动系统设计第章结论随着我国探月三期工程的启动，行星漫游车作为各种科学仪器的载体，其关键技术的完善对于行星探测有重大的意义。

悬架机构作为行星漫游车移动系统的主要组成部分，起到支撑车体及有效载荷，并分配相关载荷至各车轮的作用。

质量轻体积小结构紧凑是探测车研制追求的主要目标之。

本文主要完成以下工作八轮星球探测车可展开移动系统的结构设计包括车轮部件悬架部件。

根据车轮部件驱动转向的功能要求，进行驱动传动装置及转向装置的设计，同时采用可展开车轮新构型设计相应的轮辐结构。

八轮星球探测车可展开移动系统的参数设计浙江理工大学本科毕业设计论文根据八轮扭杆摇臂星球车车型特点，建立了由结构尺寸参数表征的越障通过性能参数表达式，对移动系统的越障通过性能进行了全面分析。

在此基础上，求解并确定了主要结构尺寸，保证了所设计星球车的越障性能。

八轮星球探测车可展开移动系统三维仿真通过建立的三维模型，对展开过程进行仿真。

参考文献邹永廖，欧阳自远，李春来月球探测与研究进展空间科学学报，李圣怡，戴帆，刘阳月球火星探测与月球探测车研制初探第二届月球探测技术研讨会论文集北京，李瑞玲，丁希仑，战强，等变胞机构的机构学理论及在航天中的应用邓宗全，胡明，高海波，等月球探测车关键技术及其原理样机的研制年深空探测技术与应用科学国际研讨会青岛，胡群芳，陈永杰中国掀起星球车研制热深空探测研究，刘方湖，陈建平行星探测机器人的研究现状和发展趋势机器人八轮星球探测车可展开移动系统设计，李运堂两轮并列式星球车设计哈尔滨工业大学硕士学位论文邹永廖，欧阳自远，李春来月球探测与研究进展空间科学学报，高海波行星轮式星球车技术及其理论研究哈尔滨工业大学工学博士学位论文付宜利，徐贺，王树国等沙地环境移动机器人驱动轮的发展概况综述机器人技术与应用，刘明治，高桂芳空间可展开天线结构研究进展宇航学报，岳建如研究空间可动结构设计与控制分析浙江大学博士学位论文熊天齐可展结构理论分析与研究同济大学硕士学位论文，。

浙江理工大学本科毕业设计论文致谢四年的读书生活在这个季节即将划上个句号，而于我的人生却只是个逗号，我将面对又次征程的开始。

四年的求学生涯在师长亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。

在本论文完成之际，首先向我的导师胡明教授致以最衷心的感谢。

学业上悉心的指导，生活中师长的关怀，点点滴滴汇聚心中，只是师恩难忘。

胡老师学识渊博治学严谨工作勤奋