轮式漫游车移动系统构型综合及评价方法研究

轮式漫游车是具有复杂地形适应能力、运动灵活、效率高等优点的移动机器人，其移动系统的构型涉及悬架构型、车轮数量及其布局，对漫游车的运动特性和物理特性均有决定性的影响。进行移动系统构型综合与评价的理论方法的深入研究，能够为轮式漫游车移动载体的创新设计与评价提供理论依据和技术参考。本课题将开展以下研究：1）移动机构功能特性和构型的数学描述，将适应复杂地形的不同轮数的漫游车移动系统的构型综合，转化为相应自由度运动链的构型综合，应用图论与结构拓扑综合理论，提出不同轮数的移动系统的不同构构型模式；2）基于所提出的移动系统基本构型模式，应用和发展变胞机构等可变自由度机构的最新理论，系统研究悬架折叠与展开的构型模式；3）应用和发展层次分析法、模糊评价法等前沿评价决策理论，提出移动系统构型评价方法，建立可操作的评价系统；4）应用理论研究成果，优选出若干移动系统构型实例，制作相应的移动机构模型，进行验证试验。

轮式漫游车具有复杂地形适应能力、运动灵活、效率高等优点，其移动系统的悬架构型、车轮数量及其布局对漫游车的运动特性和物理特性均有决定性影响。本项目提出了基于土壤对车轮驱动效率的车轮数目优选方法，将适应复杂地形的不同轮数移动系统的构型综合，转化为相应自由度运动链的构型综合，应用图论与结构拓扑综合理论，提出了移动系统构型综合的拓扑方法，综合了不同轮数的移动系统的各种基本构型模式。基于所提出的移动系统基本构型模式，借鉴生物中细胞变异与融合的思想，应用和发展了变胞机构的最新理论，系统研究了悬架折叠与展开的构型综合方法，结合实例综合出了悬架折叠与展开的构型模式图谱，给出了相应的结构实现方案。建立了基于悬架构型的轮式移动系统运动仿真平台，重点研究了基于Vortex仿真软件的轮式移动系统在松软地形中运动仿真平台的构建，利用此平台可对轮式移动系统进行硬地面和松软地面的运动性能仿真研究。应用和发展层次分析法（APH）、模糊评价法等前沿评价决策理论，提出了移动系统构型综合评价方法和数学模型，建立了可操作的评价系统，从而能够对不同的移动系统构型进行初步的优选。基于优选出的漫游车移动系统构型实例，对此构型的移动系统性能进行了仿真分析，并设计、制作出相应的原理样机进行了各种性能的模拟试验，验证了相关理论分析的有效性。