轮桨混合驱动两栖无人侦察车设计及分析

发布时间：2020-08-28 00:59

【摘要】：为维护我国领土和主权,必须有相应的武器装备来应对来自各方势力的挑战。面对来自海上的威胁,拟采用小型两栖无人侦察车开展侦察、情报收集和警戒任务。针对无人车辆侦察的要求和特点,本文做了以下研究工作:(1)设计了新型的轮桨混合驱动的两栖无人侦察车,该两栖无人侦察车由船型框车架、车身蒙皮、轮胎和后轮桨、轮桨回转机构、三辐轮桨结构、电池组、电机、控制器、存储器和载荷等组成。(2)运用Adams动力学仿真软件对该两栖无人侦察车进行了越障分析和跨壕沟进行了仿真实验,得到各状态下的两栖无人侦察车的加速度、速度、位移曲线。(3)应用Fluent软件对两栖无人侦察车行了水阻力进行了仿真,仿真结果与理论计算得到的阻力相比较,结果较为相近。利用经验公式对轮桨也进行了水中的推力的理论计算,并用Fluent软件对轮桨进行了仿真分析,分别得到了轮桨的推力值,仿真计算结果和经验公式计算结果吻合较好。(4)完成了两栖无人侦察车的小倾角稳性、大倾角稳性、动稳性分析,得到了初稳性高、静稳性曲线和动稳性曲线图。研究结果表明:根据经验公式计算的结果和软件分析结果相吻合,且地面运行平稳性较好,理论上该两栖无人侦察车设计可行;相关结论可以为相关领域的研究提供借鉴参考。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TJ812.8
【图文】：

两栖机,螺旋桨,轮辐,圆弧形

中北大学学位论文时能量损失小，电能利用率高[11]是轮式机器人区别于其他类型的机器人最大的特色是一般只适用于相对平坦的地形，难以应付复杂的两栖环境；腿式推进器较为复杂要有：大腿、小腿，腿关节等部分[12]，能应对较为复杂的环境，但是与地面接触面小，在沙地行动较为不便；蛇形推进器能够应对大部分极为复杂的环境，甚至近乎的环境，但是在相对恶劣的环境下效率难以保证[13]。近 10 年以来，沈阳自动化所发明了一种轮桨腿一体两栖机器人。此种机器人自如的应付陆地、滩涂、海底等复杂地形，包括在部分极浅水海域的浮游。自动化常用的螺旋桨与橡胶轮胎、腿式结构相结合，研制出一种新型的推进器[14]，还申请利[15]。该两栖机器人具备在多种环境下自由切换运动模式的能力，共有 6 个推进器轮桨结构如图 1.1 所示。

两栖机,推进装置

中北大学学位论文机器人在叶片收缩的情况下滚动前行；在水中，叶片舒张的情况下，拨水前片和轮子相结合的结构有构造简单、方便可靠的优点；在水中工作时有较好在地上行走时，桨叶能够收起来，不影响陆地上行进。且在水中有较高的推陆两种状态的切换也灵活可靠。此外，该两栖机器人的研究人员还进行了水动

步态,两栖机,状态

在地上行走时，桨叶能够收起来，不影响陆地上行进。且在水中有较高的推进效率陆两种状态的切换也灵活可靠。此外，该两栖机器人的研究人员还进行了水动力分析图 1.2 轮式两栖机器人及其推进装置安徽工业大学的孙毅等人研制了一种多功能转动滑杆机构[21][22][23]，依据机构的理论基础，改变偏心机构的位置产生多种状态。主要分为：轮式状态、单腿状态、状态、无支点状态、混合状态[24]五种状态，如下图 1.3 所示。同时研究者还对该机行了推力与振辐、摇摆频率之间的关系进行了分析研究[25]。

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