月球车机构设计制造及运动分析

月球车是高性能移动机器人中的一种，它通过内部、外部传感器反馈信息感知环境及自身状态，具备多种运动模式(如滚动、行走、奔跑、跳跃等)，能适应各种结构及非结构化环境的自主移动机器人。它集成了机构学、计算机技术、自动控制理论、信息技术以及人工智能等领域内容，是多类学科高新技术的结晶。它又包括三个方面的虚拟实验：月球车整体设计实验、月球车加工制造实验和月球车虚拟仿真实验，具体实验项目如表1所示。

表1 月球车机构设计制造及运动分析实验项目

实验项目名称	实验内容/功能	效果与特色	类型
月球车整体设计实验	了解月球车设计思路理念，了解机械部件设计整个具体过程，能够提出并设计机械结构	Proe软件是一种功能强大，操作简便快捷的三维建模软件，学生利用该软件可以快速实现机械结构建模并可以实时修改	综合型
月球车加工制造实验	了解加工过程各个环节细节过程，可以实现三维软件直接绘制并打印出加工图纸	通过三维软件的三维导二二维图纸功能，方便快捷的绘制二维加工图纸，锻炼学生基本绘图能力	综合型
月球车虚拟仿真实验	了解虚拟方正软件基本操作过程，能够实现月球车模型在仿真软件中的创建和步态仿真	利用Adams仿真软件的强大功能可以实现建模和步态仿真，加深学生对运动仿真的理解	综合型

 

球车整体设计实验

在学生观察实际模型车的基础上，通过建模来培养学生自主设计和操作三维建模软件能力，巩固专业技能，了解机械结构设计建模过程。月球车整体设计项目的部分实验图片如图1所示。

a  rolling-wolf月球车实物图

b  软件proe中建立的月球车结构

图1 月球车整体设计项目的部分实验

 

b.月球车加工制造实验

使学生了解整个机械加工过程，通过操作三维模型导出二维图纸，使学生认识加工过程中诸多注意事项，掌握从二维图纸到实际零件的制造完整的操作流程。

c.月球车虚拟仿真实验

使学生了解虚拟仿真软件adams的操作流程，掌握在仿真软件中建模、仿真并对实际仿真结果分析处理的整个操作过程，锻炼学生实际建模和仿真参数设置和优化的能力，加深学生对三维分析软件的理解。月球车虚拟仿真实验简略的流程如图2所示。

a 仿真软件adams中月球车步态仿真

b 轮腿式月球车的在崎岖道路上的仿真模型

图2 月球车虚拟仿真实验

该项目获2013年挑战杯竞赛重庆赛区一等奖，发表论文3篇，其中1篇被SCI收录。实用新型专利3项。