山地果园轮履式机器人底盘设计与动力学性能分析OA

针对丘陵山地果园地形起伏大、道路狭窄、障碍物多等复杂环境,传统农机设备在作业中常表现出通过性差、稳定性不足的问题,设计了一种兼具轮式和履带式底盘优点的轮履式机器人底盘。首先,结合果树栽培模式和果园作业需求,对底盘总体结构进行了设计,并完成了动力系统和关键部件的选型。然后,从理论层面对机器人底盘的通过性能进行了分析,包括对静态稳定性、爬坡能力、越障条件和转向半径等公式推导与条件判定。进一步地,建立了底盘的多体动力学模型,利用数值仿真方法对关键性能指标进行分析,重点考察了静态稳定性、爬坡性能、垂直越障性能和转向性能。研究结果表明:在低于理论极限的坡度条件下,机器人在初始阶段能够保持较小的滑移量,具有良好的静态稳定性;在10°、20°和30°坡道上均能实现平稳爬坡,在采用后向越障策略时,底盘能够顺利跨越高度为200 mm以下的垂直障碍,有较强的障碍适应性;在转向时,轮胎和履带的转向半径均小于2500 mm,保证了机器人在果园狭窄道路中的灵活机动性。该轮履式机器人底盘在地形适应性、通过性和稳定性方面均表现良好,研究可为丘陵山地果园农业机器人提供一种可行的底盘设计方案。