主动悬架式火星车车轮抬离地面性能分析

来源：机器人杂志2017年第2期北京时间：

作者：高海波, 郑军强, 刘振, 于海涛, 丁亮, 李楠, 邓宗全

摘要：针对国内外火星车车轮相关故障进行分析，从悬架自由度角度提出车轮抬离地面策略，确保车轮沉陷或故障后移动系统仍具有行驶能力．在标准摇臂悬架式移动系统基础上提出一种新的主动悬架式移动系统构型，左、右悬架中各增加了1个制动器和1个张角调节器．制动器工作将主摇臂后段和副摇臂固结，消去主、副摇臂间的回转副；张角调节器工作调节主、副摇臂前段和后段间的夹角．对各轮单独抬升过程进行运动学和瞬时静力学分析，给出制动器负载和张角调节器负载的计算方法．完成地面原理样机的设计制造，并进行松软土壤中车轮抬离地面及行驶测试．测试用土槽内沙土深度为400 mm，土壤为低粒度和低黏度的新疆沙．结果表明，利用构件质心迁移和轮－地相互作用能够有效、可靠地实现各轮单独抬离地面，两侧对应位置车轮也具备同时抬离地面的能力，验证了制动器负载和张角调节器负载的计算方法在地球重力场中的正确性，并推得火星重力场中制动器负载和张角调节器负载．地球重力下张角调节器最大负载650 N·m，制动器最大负载260 N·m；火星重力下张角调节器最大负载220 N·m，制动器最大负载90 N·m．针对各工况要求，综合分析和测试结果，提出了传感器需求．

关键词：火星车, 主动悬架, 抬轮, 脱陷, 越障