作品名稱:復雜地形搬用及基地維護車
學校名稱:哈爾濱工業大學
參賽隊伍:搞事情
參賽學生:李瑞龍 李方旭 張昕陽
指導老師:劉俊巖
1、復雜地面運動
如何在山地,泥濘等復雜路面環境里完成正常的運動過程是擺在復雜地形搬運及基地維護車以下簡稱搬運車面前的首要難題。
起初我們想要采用的是兩個類圓錐形的并列行進的方式防止車體下陷的情況發生。但實際考慮到有帶動泥壤使輪子停轉的情況發生的可能性。故摒棄了該設計方案,轉而采取將驅動電機遠離輪子中心的設計方式。
參考以往的輪子設計,對比了前蘇聯Lunokhod探測車車輪和多種金屬彈性車輪。利用其可取之處,摒棄了一些不適用于我們搬運車任務要求的設計。最后根據由功能決定設計的方法制作出了既滿足剛性結構需要,又可以適應黏膩的土壤下面隱藏的大量碎石的剛性-彈性一體金屬輪胎
本車輪由兩部分組成:1、六輪輻式輪轂;2、承力金屬彈片。
(1)、六輪輻式輪轂
該車輪的輪轂區別于常用的五輻式的車輪,采用了六輪輻式結構。增強了強度同時更加美觀。
(2)、承力金屬彈片
該設計主要目的是解決碎石所帶來的問題。金屬彈片可以插入碎石縫隙,減少車輪的消耗,同時提升行進效率。
2、坑道翻越
搬運在設計過程中遇到的第二個問題就是如何翻越坑道。而為了解決翻越坑道的問題就必須有與功能相適配的特殊結構。參考了概念中的足式機器人的設計??偨Y出了輪足復式結構。理由如下:
(1)、底盤:為了滿足爬坡下坡的特殊要求,若采用一般的車輛設計中的底盤結構,就必須加高底盤。而這樣就會提高搬運車的重心。
(2)、結構:為了精簡搬運車的結構,在沒有類似于叉車等的設備情況下,想要抬升建材或設備的話,足式的設計本身就帶有一定的升降空間。因此這種設計無疑是最滿足需求的。
(3)、輪足:目前來講,純足式的設計至今也是一個難點。該技術目前尚未成熟,運動起來復雜、緩慢。因此輪足搭配更適合與當下的需要。腿部的設計參照了日本千葉工業大學研究人員制造出的一個雙腳步行的機器人“大力士”的腿部結構,在運送重物時,其雙腿能做出屈伸動作。
腿部共設計有三個活動部位。與機器人主體連接部位負責水平面上的運動。其余兩個部分負責腿部關節的運動。三個運動部位可以滿足大部分工作任務需求。
3、材料裝卸及維護
搬運車的設計所面臨的最主要的難題就是如何完成建材和設備的裝卸以及對基地的日常養護。
在參照空間站的機械臂和工業機械臂的設計基礎上完成了搬運車機械臂的設計。由于在復雜地形環境下具有無法隨時隨地檢修,不定性比較高的特點。所以采取了一般不會采取的六軸機械臂結構。在搬運車其他部位簡單的設計原則之下,對機械臂進行一定復雜的設計。以此來保證搬運車的正常運行與應對突發情況的能力。
4、機械手
為了同時滿足各類物體的裝卸需要,我們配置了一個四指機械手和一個二指機械手。同時為了滿足日常養護等等一系列需求。我們結合當下諸多產品的設計理念,設計了具有可開發性的系列輔助機械手。人可以根據功能任務需求安裝不同的輔助機械手。最多可以同時裝配四個輔助機械手。所有不同的輔助機械手都共用一套開發組件,以供日后開發出更多功能而不用更換整車。5、其他
其他箱體等的設計皆圍繞著怎么將上述四個部分有機結合到一起,同時使設計簡單化。在此不多贅述。