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随着现代科学技术的不断发展和作战使用要求的提高,开发各种高机动性能的特种军用车辆已成为各发达国家的研究热点。然而,具有高机动性能的传统腿式车辆由于控制和结构的复杂性,影响了其实用性。
本文从提高机动性能出发,结合机构学、机器人学和车辆工程学的思想,突破传统车辆结构设计的局限性,通过对四杆机构的理论研究,提出以下的几种新概念移动机构:(1)HI型移动平面四杆机构;(2)滚动平面四杆机构;(3)滚动球面四杆机构;(4)移动空间4U机构;(5)移动空间RCCR四杆机构。
为验证其概念的可行性,为提出的每种移动机构平台都制作原理样机的虚拟样机。并采用ADAMS软件对每种机构平台的虚拟样机进行了运动步态仿真。结果表明,以上提出的几种新概念移动机构在原理上具有较高的机动性。
同时,为了进一步证明虚拟样机的正确性,制作了HI型移动四杆机构的两代原理样机。通过对两代样机的试验再次证明了概念的正确性。实验还表明该移动机构的结构和控制都比较简单,且成本较低。
对所提出的五种移动机构平台的分析与战车的具体应用环境相结合,本文选用HI型移动四杆机构作为战车的主体,参照美国高级计划研究局为无人地面战车提供的四个评价标准,并以美国机器人联合计划中研制成功的Spinner为比较对象,对该战车的主要部分进行了三维建模和部分机动性能分析。并对战车中的一些主要部分做了详细的说明和参数设置。
通过对几种主要机动性能分析比较,发现以HI型移动四杆机构为主体的特种车辆在跨越壕沟、爬坡性能和软地面行驶等方面有其独特的优势。