机器人科学与技术丛书 机械工程前沿著作系列 月球车移动系统设计PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

机器人科学与技术丛书 机械工程前沿著作系列 月球车移动系统设计PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 月球车的工作环境2

1.2.1 月球概况2

1.2.2 月面地貌特征2

1.2.3 月壤基本特性4

1.3 星球车的成功范例5

1.3.1 国外月球车5

1.3.2 火星车7

1.3.3 中国“玉兔号”月球车8

1.4 月面巡视探测的科学目标与工程目标11

1.4.1 科学目标11

1.4.2 工程目标11

1.5 月球车移动系统的研究内容11

参考文献12

第2章 月球车移动系统构型设计13

2.1 月球车构型综合基础13

2.1.1 运动链构型综合的单开链叠加法13

2.1.2 运动链拓扑图顶点类配的生成15

2.1.3 同构拓扑图的判别及新方法的提出16

2.2 月球车悬架构型综合20

2.2.1 悬架构型基本步骤20

2.2.2 单轮被动自适应悬架综合21

2.2.3 双轮及三轮被动自适应悬架综合24

2.2.4 悬架新构型初选30

2.3 月球车差动机构构型综合32

2.3.1 差动机构的特征和要求32

2.3.2 两齿轮副差动机构构型综合33

2.3.3 三齿轮副差动机构构型综合36

2.4 月球车移动系统车轮构型40

2.4.1 金属弹性车轮41

2.4.2 刚性车轮43

2.4.3 可展开车轮44

参考文献47

第3章 月球车移动系统折展技术51

3.1 月球车移动系统折叠研究51

3.1.1 可折展机构的最小单元51

3.1.2 基本单元变异与融合方式研究54

3.1.3 月球车悬架折叠综合示例60

3.1.4 MCQS悬架的折叠方案66

3.2 月球车车轮折叠研究67

3.2.1 可展开车轮轮辐基本构型确定68

3.2.2 可展开车轮构型综合69

3.2.3 可展开车轮构态变换72

3.2.4 可展开车轮构件关联模型74

3.3 具有折展功能的月球车设计实例75

3.3.1 八轮扭杆摇臂式可折展月球车75

3.3.2 MCQS月球车可折展设计79

3.3.3 六圆锥轮式可折展月球车81

参考文献81

第4章 月球车地面力学83

4.1 月球车地面力学概述83

4.1.1 月球车地面力学的研究意义83

4.1.2 地面力学在月球车中的作用85

4.1.3 地面力学研究方法87

4.2 月球车轮地相互作用力学影响因素分析90

4.2.1 月壤的物理与力学特性90

4.2.2 月表地形信息92

4.2.3 车轮构型及参数93

4.2.4 车轮运行状态信息93

4.2.5 月球车轮地相互作用力学基本模型95

4.3 轮地相互作用力学模拟实验96

4.3.1 实验条件96

4.3.2 车轮土壤相互作用力学实验方法100

4.3.3 整车测试系统实验104

4.3.4 实验数据处理106

4.4 月球车轮地相互作用力学模型107

4.4.1 无轮刺车轮的轮地相互作用力学传统模型108

4.4.2 轮刺效应109

4.4.3 车轮的滑转沉陷分析120

4.4.4 车轮前进力学模型124

4.4.5 反映载荷效应的月球车轮地相互作用模型127

4.4.6 车轮的侧偏和转向模型128

4.5 轮地作用解析解耦模型及参数辨识方法研究134

4.5.1 轮地相互作用模型分析134

4.5.2 基于积分模型的参数辨识方法研究141

4.5.3 轮地相互作用封闭解析解耦模型研究143

4.5.4 基于封闭解析模型的参数辨识方法研究147

4.5.5 基于整车实验的沙土参数辨识152

参考文献153

第5章 移动系统动力学建模与仿真157

5.1 引言157

5.2 星球车虚拟仿真意义、现状与发展趋势157

5.2.1 星球车虚拟仿真的意义157

5.2.2 星球探测车虚拟仿真研究简述159

5.2.3 星球车虚拟仿真系统的发展趋势161

5.3 关节式星球车通用递归运动学建模163

5.3.1 星球车的拓扑结构描述163

5.3.2 坐标系定义与坐标变换166

5.3.3 运动学递归方程167

5.3.4 速度雅可比矩阵169

5.4 基于轮地作用力学的月球车通用递归动力学建模173

5.4.1 松软崎岖地形中的轮地相互作用力计算173

5.4.2 拉格朗日动力学方程推导176

5.4.3 基于牛顿-欧拉法的逆动力学179

5.5 基于Matlab的仿真平台开发及实验验证181

5.5.1 基于SpaceDyn的仿真系统实现181

5.5.2 El-DoradoⅡ探测车模型182

5.5.3 基于El-DoradoⅡ的仿真实验验证183

5.6 基于ADAMS的月球车仿真185

5.6.1 基于轮胎模型的仿真186

5.6.2 基于二次开发的地面力学模块的仿真190

5.7 基于Vortex的实时仿真系统开发193

5.7.1 Vortex介绍193

5.7.2 RoSTDyn仿真平台开发194

5.7.3 “玉兔”月球车性能仿真分析196

参考文献201

第6章 月球车性能分析及悬架参数优化203

6.1 月球车移动性能分析203

6.1.1 月球车几何通过性分析204

6.1.2 月球车坡道行驶能力分析206

6.1.3 月球车抗倾翻性能分析207

6.1.4 月球车越障性能分析209

6.1.5 月球车跨越壕沟性能分析211

6.2 月球车移动系统设计参数213

6.2.1 月球车基本结构213

6.2.2 月球车悬架参数化表示213

6.3 摇臂悬架设计参数优化215

6.3.1 优化数学模型215

6.3.2 基于越障性能悬架设计参数优化218

6.3.3 基于移动平稳性能悬架设计参数优化224

6.3.4 优化结果分析225

参考文献227

第7章 月球车移动控制技术229

7.1 引言229

7.2 松软崎岖地形中的月球车路径跟踪控制229

7.2.1 基于目标追踪法的理论跟踪路径计算229

7.2.2 月球车非完整运动学模型实例231

7.2.3 基于滑移补偿的转向控制策略235

7.2.4 路径跟踪控制仿真验证237

7.3 车轮滑转率在线估计方法238

7.3.1 基于轮刺痕迹的车轮滑转率估计239

7.3.2 基于轮地相互作用力学的车轮滑转率估计239

7.4 基于能量-时间最优的滑转率协调控制240

7.4.1 车轮滑转率与月球车能量消耗的关系240

7.4.2 月球车滑转率协调控制算法设计244

7.4.3 仿真验证246

7.5 基于能量-时间最优的路径跟踪控制247

参考文献248

第8章 多节串联式移动系统设计实例251

8.1 总体设计251

8.2 移动系统尺度综合253

8.3 移动系统结构设计256

8.3.1 悬架机构的结构设计256

8.3.2 车轮构型及其结构设计257

8.3.3 车轮轮系设计259

8.4 控制系统设计261

8.4.1 硬件系统设计261

8.4.2 软件系统设计262

8.4.3 电源及电力分配262

8.5 三维实体模型建立263

8.6 移动系统运动模式设计264

8.7 地形通过性分析269

8.7.1 被动适应模式下的地形通过性分析269

8.7.2 主动适应模式下的地形通过性分析274

8.8 移动系统原理样机性能实验276

8.8.1 车轮均一当量牵引系数测定277

8.8.2 被动适应模式下越障实验278

8.8.3 主动适应模式下越障实验279

8.8.4 壕沟通过性测试280

8.8.5 爬坡能力测试282

8.8.6 侧向稳定性测试282

8.8.7 运动平顺性测试283

8.9 其他月球车移动系统设计实例284

8.9.1 摇臂转向架六轮移动系统284

8.9.2 四行星轮式移动系统286

8.9.3 八轮对称悬架移动系统288

参考文献290

第9章 月球车重力补偿实验291

9.1 国内外星球车低重力模拟研究现状291

9.1.1 等效质量样机方法291

9.1.2 悬吊法低重力模拟292

9.2 月球车悬吊法低重力模拟实验系统简介295

9.2.1 功能和指标要求295

9.2.2 系统构成296

9.2.3 系统设计中的关键问题297

9.3 月球车重力补偿模型的建立298

9.3.1 广义坐标的选取298

9.3.2 轮地力至广义力的映射299

9.3.3 拉格朗日算子的构成309

9.3.4 补偿力的约束条件311

9.3.5 关节链及参数定义312

9.3.6 关节链的重力势能及补偿力势能314

9.3.7 重力补偿模型的表示式318

9.4 月球车重力补偿模型的解系321

9.4.1 单条关节链的补偿力解系321

9.4.2 多条关节链的补偿力解系327

9.4.3 分叉关节链的补偿力解系329

9.4.4 差速器耦合关节链的补偿力解系330

9.4.5 补偿力解系小结331

9.5 月球车单吊索重力补偿方法331

9.5.1 单吊索重力补偿力系的计算331

9.5.2 六轮车的单吊索重力补偿算例333

9.5.3 车厢补偿力的施加336

9.5.4 六轮车单索补偿的仿真验证338

9.6 拉力系统设计与谐振抑制技术341

9.6.1 总体设计341

9.6.2 大跨度主梁纵向谐振的抑制技术342

9.6.3 高频拉力扰动的被动响应技术345

9.6.4 拉力系统控制策略348

9.7 位置跟踪控制策略349

9.7.1 总体设计349

9.7.2 大惯量主梁的控制策略350

9.8 单吊索重力补偿系统实验验证351

9.8.1 拉力系统实验验证351

9.8.2 位置系统实验验证353

9.9 月球车运动性能实验354

9.9.1 重力效应的验证354

9.9.2 斜坡转向的轨迹355

参考文献357

索引361