行星轮避越障车大赛论文

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1、首都高校第五届机械创新设计大赛学生参赛作品首都高校第五届机械创新设计大赛学生参赛作品行星轮机构避越障车2010年4月5日33首都高校第五届机械创新设计大赛学生参赛作品摘要：该作品将行星轮机构巧妙地应用于车轮，在平坦的路面上由于车体的重力作用使得行星轮（主动轮）保持在大轮的下方，从而使车轮平稳转动，车辆平稳前进，当遇到障碍物时，大车轮受到制动力而停止转动，这样行星轮继续在大车轮内啮合转动，当行星轮运动到一定位置时，主动力矩大于约束力矩，大车轮就可以越过障碍物继续前进。利用行星轮在运动中不同位置时不同力矩，根据不同路面状况自动地改变轮系

2、位置，再配合车体自身重力，以杠杆原理撬动外轮，从而大大提高了车辆的爬越能力。通过车轮重心的改变，使得小车的爬越高度突破了车轮的半径的限制。此外，通过超声波与红外线探测模块，车辆具有了自主辨别障碍物的能力，可以根据障碍物的不同高度，自主选择优化避越障方案，进一步增强了车辆对于复杂地形的适应能力，提高了运动效率。车轮行星轮机构创新的设计，使车辆能够根据路面状况改变重心分布，车体自身重力以及所受外载荷成为了车辆越障时力矩的受力来源，节约了能量，提高了运动效率。行星轮机构车辆可以适应复杂地形，在一些具有特殊地形（如凸台、壕沟、陡坡等）的路面

3、上能体现出相当大的优势，可以承担运输、探测、救援等工作，特别适合于沙地等松软地面的运动，防止车辆陷入。同时，也是现代新型月球车车轮传动机构设计方案的尝试与验证。关键词：车辆，行星轮，避障，越障，自主决策33首都高校第五届机械创新设计大赛学生参赛作品ABSTRACT:Theusageofplanetwheelsindrivingsystemdevelopedthesuitabilityoftherobotinvariousenvironmentconditions.Therobotmaintainssteadyandrunssmoot

4、hlywhenonplacidsurface.Whileconfrontedobstacles,theautomaticallychangingpositionofthesmallergearoftheplanetwheelsystemliftstherobotwiththeleverprinciple,enhancingtheclimbingsuitabilityoftherobot.Bychangingthecentreofgravity,itclearsthelimitationofhalfwheelheightobstacl

5、eclearingcapability.Also,withtheapplianceofultrasonicandinfraredray,therobotgainsacertainlevelofjudgmentuponobstacles.Byrecognizingdifferentlevelsofobstacles,therobotdecidesbyitsownwhethertosurpassobstaclesorfindanotherwayout,whichincreasesthecapabilityoftherobotbyrais

6、ingitsefficiency.Whenappliedtovehiclesfacingcomplicatedsituation,planetwheelingdrivingsystemcanupdatetheirefficiency.Still,ourexperimentisatrialofapossiblemechanismforfuturemoonrobots.KEYWORDS:robot,planetwheels,machineintelligence,clearingobstacles,obstaclesavoidance3

7、3首都高校第五届机械创新设计大赛学生参赛作品目录一、引言61.1实际需求61.2他人研究的分析与比较6二、工作原理72.1越障原理简述72.2跨沟原理简述82.3车轮结构简述82.4避越障判断原理92.4.1超声波传感器92.4.2红外线传感器10三、车辆设计133.1越障车轮机构的设计133.2控制系统的设计153.3转弯原理163.4电机驱动控制163.4.1十六位单片机凌阳SPCE061A简介163.4.2性能163.4.3概览SPCE061A结构如图3.1173.4.4I/O端口结构173.4.5电机控制电路18四、主要创新

8、点19五、实验及结果19六、结论与展望206.1结论206.2展望21参考文献22附录1零件设计图纸23附录2控制部分源程序3033首都高校第五届机械创新设计大赛学生参赛作品一、引言1.1实际需求今天，科学发现和科技进步改变了人类的处