基于風(fēng)帆雪橇的極地漫游機(jī)器人運(yùn)動機(jī)理研究.pdf

1、近年來，隨著世界各國對南極科考的研究的深入，對機(jī)器人化科考裝備的需求也越來越迫切。目前，對輔助和局部代替科研人員進(jìn)行科學(xué)活動的南極科考機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)取得初步的成果，但對于深入南極大陸開展長期連續(xù)探測活動的機(jī)器人研究面臨解決能源動力自給自足的問題?？紤]到南極豐富的太陽能和風(fēng)能資源，與此同時南極大陸降雪量低，地面相對平坦，只有少量的障礙物，擬構(gòu)建基于風(fēng)帆雪橇的極地漫游機(jī)器人。該機(jī)器人系統(tǒng)對提高我國機(jī)器人化南極科考的廣度和深度具有重要的現(xiàn)實(shí)意

2、義。同時，其成果也將為其它移動機(jī)器人系統(tǒng)理論提供理論方法和技術(shù)支持，具有一定的理論意義。
　　首先，本文介紹了常見風(fēng)能動力裝置和雪上行駛裝置的特點(diǎn)，選擇翼型風(fēng)帆和雪橇作為動力裝置和行駛裝置，對以風(fēng)帆和雪橇為主要構(gòu)件的風(fēng)帆雪橇極地漫游機(jī)器人進(jìn)行機(jī)構(gòu)模型設(shè)計(jì)。
　　從理論上分析了風(fēng)帆的氣動力學(xué)原理，風(fēng)帆各參數(shù)對風(fēng)帆性能的影響，確定了機(jī)器人使用風(fēng)帆相關(guān)參數(shù)，并使用計(jì)算流體力學(xué)軟件ANSYS-CFX仿真計(jì)算出風(fēng)帆的氣動力學(xué)參數(shù)。

3、r>　　建立風(fēng)帆坐標(biāo)系、船體坐標(biāo)系和轉(zhuǎn)向舵坐標(biāo)系，分別建立風(fēng)帆、雪橇和舵等構(gòu)件的力學(xué)模型，分析風(fēng)帆的動力來源，雪橇的阻力等，并在此基礎(chǔ)上分析整機(jī)的力學(xué)性能，建立機(jī)器人的力學(xué)模型，得出了力學(xué)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
　　其次，使用MATLAB軟件根據(jù)建立的力學(xué)模型對機(jī)器人進(jìn)行了最低行駛條件分析、航速分析、可行駛范圍分析以及轉(zhuǎn)向能力研究，分析風(fēng)帆雪橇極地漫游機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)理。
　　再次，結(jié)合機(jī)器人的力學(xué)模型考慮傾覆力矩等不利因素對機(jī)器