履带式单模块运动单元建模与仿真分析

论文摘要

借助建模与仿真技术可对研制的产品模型反复进行计算机仿真、分析与验证,进一步改进设计,从而大大缩短设计周期、降低设计成本、减少生产样机和基于样机试验带来的风险和危险,并且完成有些特殊系统根本无法通过物理模型进行的试验。本文主要是针对中国科学院沈阳自动化研究所研制的“链式可变形机器人”的履带式单模块运动单元展开的。通过建模与仿真技术对履带式单模块运动单元进行了研究。本文首先对链式可变形机器人的本体结构作了分析,利用SolidWorks软件建立了履带式单模块运动单元及链式可变形机器人的三维实体模型。然后建立不同形式的地面,完成履带式单模块运动单元通过性仿真模型；通过构造随机曲线路面和悬挂系统零件的设计与配合完成其行驶平顺性的仿真建模。其次,基于在SolidWorks软件中建立的三维实体模型,在SolidWorks软件的动力学仿真插件COSMOSMotion中对履带式单模块运动单元机动性进行了动力学仿真分析。验证了仿真模型针对通过性仿真的可行性。最后分析了悬挂系统的结构,从不同角度对悬挂系统进行了分类。并列出了几种具有代表性的坦克悬挂系统。比较了无悬挂系统及不同形式悬挂系统模型的行驶平顺性,为链式可变形机器人的设计与改进提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 履带式移动机器人
• 1.1.1 履带式移动机器人的研究现状
• 1.1.2 履带式移动机器人的研究方法
• 1.1.3 履带式移动机器人存在的问题
• 1.1.4 履带式移动机器人值得关注的趋势
• 1.2 建模与仿真技术
• 1.2.1 虚拟样机技术
• 1.2.2 建模与仿真技术
• 1.2.3 建模与仿真软件
• 1.3 国内外研究现状与分析
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 三维实体仿真模型的建立
• 2.1 可变形机器人实体结构分析
• 2.2 可变形机器人单模块仿真模型的建模与装配
• 2.2.1 建立三维实体模型零件
• 2.2.2 三维实体模型的装配
• 2.3 可变形机器人三模块仿真模型的建立
• 2.4 单模块运动单元机动性仿真模型的建模与装配
• 2.4.1 通过性仿真模型的建模与装配
• 2.4.2 平顺性仿真模型的建模与装配
• 2.5 本章小结
• 第3章 通过性计算机仿真分析
• 3.1 履带车辆的机动性
• 3.2 履带车辆的行驶通过性
• 3.3 可变形机器人单模块通过性仿真
• 3.3.1 拖载行驶的仿真
• 3.3.2 跨越沟槽的仿真
• 3.3.3 翻越障碍的仿真
• 3.3.4 坡度爬行的仿真
• 3.3.5 楼梯爬行的仿真
• 3.4 产生AVI电影
• 3.5 本章小结
• 第4章 平顺性计算机仿真分析
• 4.1 履带车辆的行驶平顺性
• 4.2 悬挂系统
• 4.2.1 悬挂装置的概念
• 4.2.2 悬挂系统的分类
• 4.2.3 几种具有代表性的坦克悬挂系统举例
• 4.3 构造随机路面曲线
• 4.4 曲线路面行驶平顺性仿真
• 4.4.1 无悬挂系统曲线路面行驶平顺性仿真
• 4.4.2 刚性悬挂在曲线路面上行驶的仿真
• 4.4.3 独立悬挂在曲线路面上行驶的仿真
• 4.4.4 平衡悬挂在曲线路面上行驶的仿真
• 4.4.5 复合悬挂在曲线路面上行驶的仿真
• 4.5 平顺性仿真结果分析
• 4.5.1 履带车辆行驶平顺性评价指标
• 4.5.2 平顺性仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢