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1、第39卷第1期哈尔滨工业大学学报Vol139No112007年1月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYJan.2007基于ADAMS的六轮月球车动力学建模与仿真胡明,邓宗全,高海波,陶建国(哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001,E2mail:huming@hit.edu.cn)摘要:针对月球的复杂地形环境,利用ADAMS软件建立六轮摇臂-转向架式月球车的三维仿真模型,对其进行动力学仿真分析,获得了月球车各部件和整车的动力学特性曲线,为月球车控制系统的设计
2、与数值计算提供了理论依据.关键词:月球车;动力学分析;ADAMS中图分类号:TP242.3文献标识码:A文章编号:0367-6234(2007)01-0028-04DynamicmodelingandsimulationanalysisbasedADMASofthesix2wheeledlunarroverHUMing,DENGZong2quan,GAOHai2bo,TAOJian2guo(SchoolofMechatronicEngineering,HarbinInstituteofTechnol
3、ogy,Harbin150001,China,E2mail:huming@hit.edu.cn)Abstract:Accordingtoextremelunarterrainenvironment,the32dimensionalsimulationmodelofthesix2wheeledrocker2bogielunarroverismadebysoftwareADAMS,andthenthedynamicsimulationanalysisiscarriedout.Thedynamicchar
4、acteristiccurvesofeachbodyandwholebodyofthelunarroverareeventuallyacquired,whichprovidestheoreticalfoundationfordesignandnumericalcomputationofcontrolsystemonthelunarrover.Keywords:lunarrover;dynamicanalysis;ADAMS月球车的动力学研究是实现其运动控制的基结构见图1.其中的摇臂-转向架式移动系统
5、是础.由于月球车的工作环境恶劣,且其控制方式除一个被动的无弹簧悬挂系统,为左右对称式结构.地面遥操作外,主要依靠自主控制,故要求其必须该移动系统由左右2个单侧摇臂-转向架机构组具备良好的操纵平顺性、稳定性和安全性.月球地成,单侧摇臂-转向架机构由一个摇臂和一个转形是未知且非结构化的,目前模拟月面环境的试向架组成,摇臂两端连接后轮和转向架,转向架两验大多无法进行,本文借助ADAMS(Automatic端装有前轮和中间轮,这样每侧的摇臂-转向架DynamicAnalysisofMechanicalSys
6、tem)软件将六机构各装有3个车轮,整个移动系统共有6个车轮摇臂-转向架式月球车视为一个复杂的多体系轮.而两侧的摇臂则通过横轴附着到主车体上,主统,完成其在崎岖月面的动力学建模与仿真分析,车体的前后俯仰为两侧摇臂的平均俯仰,这为科[1]为其运动控制奠定理论基础.学仪器和传感器等提供了平稳的工作平台.六轮摇臂-转向架式月球车采用六轮独立驱动,前后1六轮摇臂-转向架式月球车基本结构四轮独立转向的工作方式.与四轮移动系统相比,六轮摇臂-转向架式月球车的机械本体由两由于引入了转向架和中间驱动轮,当遇到障碍时
7、,部分组成:主车体和摇臂-转向架式移动系统,其通过转向架的转动,并借助中间驱动轮调整重力在各个车轮上的分配,以提高车体的平稳性和越收稿日期:2004-11-17.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50375032).障性能.同时,因六轮摇臂-转向架式移动系统两作者简介:胡明(1976—),女,博士,讲师;侧的车轮均采用各自独立的伺服驱动方式,这使邓宗全(1956—),男,教授,博士生导师.得被控部件具有更大的自由度、更强的适应性与第1期胡明,等:基于ADAMS的六轮月球车动力学建模与仿真·29·机
8、动性.为软地面环境,即月球车在仿真月面运行过程中为刚性车轮与软地面相互作用.3基于ADAMS的月球车动力学仿真311ADAMS动力学仿真算法ADAMS软件将多体动力学与大位移、非线性分析求解功能相结合,可高效率、高精度的进行动力学分析.六轮摇臂-转向架式月球车系统仿真模型建立与分析的基本步骤:原始输入参数的确定;动态分析模型的建立;仿真模型的分析与优1—右后轮;2—右中轮;3—右前轮;4—右转向;5—右摇臂;6—左前轮;[3-4]化.ADAMS软件的具体数据流程如图3
