1、复杂地面运动
如何在山地,泥泞等复杂路面环境里完成正常的运动过程是摆在复杂地形搬运及基地维护车以下简称搬运车面前的首要难题。
起初我们想要采用的是两个类圆锥形的并列行进的方式防止车体下陷的情况发生。但实际考虑到有带动泥壤使轮子停转的情况发生的可能性。故摒弃了该设计方案,转而采取将驱动电机远离轮子中心的设计方式。
参考以往的轮子设计,对比了前苏联Lunokhod探测车车轮和多种金属弹性车轮。利用其可取之处,摒弃了一些不适用于我们搬运车任务要求的设计。最后根据由功能决定设计的方法制作出了既满足刚性结构需要,又可以适应黏腻的土壤下面隐藏的大量碎石的刚性-弹性一体金属轮胎
本车轮由两部分组成:1、六轮辐式轮毂;2、承力金属弹片。
(1)、六轮辐式轮毂
该车轮的轮毂区别于常用的五辐式的车轮,采用了六轮辐式结构。增强了强度同时更加美观。
(2)、承力金属弹片
该设计主要目的是解决碎石所带来的问题。金属弹片可以插入碎石缝隙,减少车轮的消耗,同时提升行进效率。
2、坑道翻越
搬运在设计过程中遇到的第二个问题就是如何翻越坑道。而为了解决翻越坑道的问题就必须有与功能相适配的特殊结构。参考了概念中的足式机器人的设计。总结出了轮足复式结构。理由如下:
(1)、底盘:为了满足爬坡下坡的特殊要求,若采用一般的车辆设计中的底盘结构,就必须加高底盘。而这样就会提高搬运车的重心。
(2)、结构:为了精简搬运车的结构,在没有类似于叉车等的设备情况下,想要抬升建材或设备的话,足式的设计本身就带有一定的升降空间。因此这种设计无疑是最满足需求的。
(3)、轮足:目前来讲,纯足式的设计至今也是一个难点。该技术目前尚未成熟,运动起来复杂、缓慢。因此轮足搭配更适合与当下的需要。腿部的设计参照了日本千叶工业大学研究人员制造出的一个双脚步行的机器人“大力士”的腿部结构,在运送重物时,其双腿能做出屈伸动作。
腿部共设计有三个活动部位。与机器人主体连接部位负责水平面上的运动。其余两个部分负责腿部关节的运动。三个运动部位可以满足大部分工作任务需求。
3、材料装卸及维护
搬运车的设计所面临的最主要的难题就是如何完成建材和设备的装卸以及对基地的日常养护。
在参照空间站的机械臂和工业机械臂的设计基础上完成了搬运车机械臂的设计。由于在复杂地形环境下具有无法随时随地检修,不定性比较高的特点。所以采取了一般不会采取的六轴机械臂结构。在搬运车其他部位简单的设计原则之下,对机械臂进行一定复杂的设计。以此来保证搬运车的正常运行与应对突发情况的能力。
4、机械手
为了同时满足各类物体的装卸需要,我们配置了一个四指机械手和一个二指机械手。同时为了满足日常养护等等一系列需求。我们结合当下诸多产品的设计理念,设计了具有可开发性的系列辅助机械手。人可以根据功能任务需求安装不同的辅助机械手。最多可以同时装配四个辅助机械手。所有不同的辅助机械手都共用一套开发组件,以供日后开发出更多功能而不用更换整车。5、其他
其他箱体等的设计皆围绕着怎么将上述四个部分有机结合到一起,同时使设计简单化。在此不多赘述。