这套摇臂转向架行走机构,核心服务于地外行星探测漫游车的非结构化地形通行需求,是深空探测移动平台的核心行走承载结构,设计逻辑完全围绕崎岖无铺装路面的全轮接地要求展开,没有沿用常规地面车辆的弹性悬架思路,而是通过多连杆铰接的摇臂结构实现地形自适应,不需要额外的弹性元件就能完成轮组的高差补偿。从结构布局来看,整套机构采用对称式双侧摇臂设计,每侧摇臂通过铰接副与主承载平台连接,主平台上方预留了标准化的安装孔位矩阵,可直接搭载探测载荷、控制单元、能源模块等上装设备,安装孔位采用等间距排布,孔位公差按照通用安装基准设计,可适配不同尺寸的载荷安装板,不需要额外加工转接件。单侧摇臂拆分为主摇臂与副摇臂两段铰接结构,主摇臂一端连接主平台铰接点,另一端与副摇臂中部铰接,副摇臂两端分别安装驱动轮组,主摇臂靠近主平台的位置也安装一组驱动轮,单侧共配置三组驱动轮,整车合计六轮独立驱动,每个轮组都集成了轮毂驱动单元,轮组与摇臂的连接位置预留了转向铰接间隙,可配合差速转向机构实现小半径转向,甚至原地转向,满足狭窄探测区域的机动需求。
在实际地形通行过程中,当单个车轮遇到凸起障碍时,对应的摇臂段会绕铰接点转动,将抬升的位移通过连杆结构传递到同侧其余轮组,自动调整各轮的垂直高度,保证六个车轮始终与地面保持接触压力,不会出现单轮悬空打滑的情况,哪怕是单侧轮组遇到高度达到轮径三分之二的垂直障碍,整套机构也能通过摇臂的转动调整重心位置,让其余轮组保持足够的抓地力,顺利完成越障动作,这种结构特性刚好匹配行星表面遍布岩石、凹坑的复杂地形,不需要复杂的主动悬架控制系统,纯机械结构就能实现稳定的地形自适应,可靠性远高于带电控元件的主动悬架系统,完全适配深空探测任务中高可靠性、低故障率的要求。
从安装边界来看,主承载平台的平面尺寸按照小型探测漫游车的载荷要求设计,平台上表面的安装孔深度按照常用载荷的安装螺钉长度设计,不会穿透平台面板影响下方的摇臂铰接结构;摇臂的转动行程做了机械限位,避免越障过程中摇臂转动角度过大撞击主平台底部,限位位置经过运动仿真校核,在最大越障高度下,摇臂与主平台之间仍保留足够的安全间隙,不会出现运动干涉。轮组的轮缘采用防滑结构设计,轮毂与驱动单元的连接采用花键配合,传递扭矩的同时方便拆装维护,轮组的布局间距经过重心校核,在爬坡或者侧倾状态下,整车重心始终落在轮组支撑多边形内部,不会发生倾翻,侧倾稳定角可以达到35度以上,爬坡角度可以达到30度,完全满足行星表面的地形通行要求。
整套机构的铰接点都采用自润滑衬套设计,不需要频繁加注润滑脂,适配极端温度、高真空的地外环境,不会因为润滑失效导致铰接点卡滞,所有结构件都采用轻量化设计,在保证结构强度的前提下尽可能降低自重,提升有效载荷的承载占比,铰接点的密封结构做了防尘设计,避免行星表面的浮尘进入铰接间隙造成磨损,延长机构的使用寿命。不同于常规地面车辆的悬架结构,这套摇臂转向架没有配置减震弹簧,完全依靠摇臂的铰接转动来适应地形起伏,结构更简单,重量更轻,在低速行驶状态下完全可以满足行走稳定性要求,毕竟行星探测漫游车的行驶速度通常较低,不需要高速行驶所需的减震性能,反而更看重结构可靠性与地形适应能力。在结构设计过程中,所有铰接点的转动阻力都经过优化,既不会因为阻力过大导致地形自适应迟缓,也不会因为阻力过小导致行驶过程中摇臂异常晃动,每个铰接点的销轴都做了防脱设计,避免颠簸过程中销轴脱出导致结构失效,轮组的驱动单元安装位置做了防水防尘密封,可适配不同环境下的使用需求,除了地外行星探测场景,这套机构也可用于地面复杂地形的巡检机器人、救援机器人等移动平台,只需要根据载荷重量调整摇臂的板材厚度与轮组驱动功率即可,结构通用性较强。
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- 系统要求: SOLIDWORKS,Rendering
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