【機(jī)械類畢業(yè)論文中英文對照文獻(xiàn)翻譯】管道爬行器和其他特殊情況
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機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
教 科 部: 機(jī)械電子系
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名: 章佳豪
學(xué) 號: 100007146
外 文 出 處:
(用外文寫)
附 件:
第八章 管道爬行器和其他特殊情況
有許多不常用的移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用。一個(gè)特別有趣的問題是從內(nèi)部檢查和修復(fù)管道。放置一個(gè)機(jī)器人在管內(nèi)的,有時(shí)不需要挖一段街或其他障礙物阻擋進(jìn)入管道。機(jī)器人可以被放置在管內(nèi)一個(gè)方便的位置,只需隔離管內(nèi)現(xiàn)有的關(guān)節(jié)或閥門。這些管道機(jī)器人,俗稱管爬蟲,是非常特殊的設(shè)計(jì),由于特殊的環(huán)境,必須由它們工作。管爬蟲已經(jīng)存在在檢查,清潔,和或修理在管道的核反應(yīng)堆,在城市的街道水管,甚至是上下五英里長的油井。
雖然對環(huán)境的形狀可以是圓形的和可預(yù)測的,但管道爬行器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仍有著許多問題。車輛可能需要到處去走急彎,通過焊接,滲水,或粘接縫。一些管道都非常硬,爬蟲可以用力推撞向墻壁作為牽引,有些是很軟,如加熱管要求履帶是既輕又柔軟。一些管道輸送滑油或非常熱的水。一些管道,像水,電源和石油管道,直徑可以大到幾米; 其它管道是小至幾厘米。一些管道沿其長度改變大小或部分有不規(guī)則的形狀。
所有這些管道類型都需要有自主機(jī)器人。事實(shí)上,管爬行機(jī)器人必須頻繁前往工作地是因?yàn)樗鼈兺耆灾?,它可以是到目前為止,這是幾乎不可能,拖動(dòng)的繩索或通過無線電聯(lián)絡(luò)向機(jī)器人時(shí),它是內(nèi)部的 管。其他管道爬行器拖動(dòng)繩索,可以放置在大負(fù)載履帶,迫使它設(shè)計(jì)來將很難,尤其是在走一個(gè)垂直的管道。所有這些不尋常問題的地方,對履帶的機(jī)械部件和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有很高的要求。
在這些類型的機(jī)器人末端效應(yīng)通常是檢查工具測量壁厚或相機(jī)目視檢查表面狀況。有時(shí)候,機(jī)械工具,被用來刮去表面的鐵銹或其他的腐蝕,在管壁插塞孔,或者,在油井的情況下,在管壁吹孔。這些效應(yīng)并不復(fù)雜機(jī)械,本章將重點(diǎn)放在需要不尋常的移動(dòng)系統(tǒng)環(huán)境和不同尋常的方法來推進(jìn)包括外部管行走和移動(dòng)。在下面的圖中所示的管道爬行器機(jī)理給了一個(gè)在各種管內(nèi)移動(dòng)的概述。一個(gè)和另一個(gè)之間的選擇必須根據(jù)管道,輸送物料的特定屬性,如果機(jī)器人要在工作原位或干管。除了那些在這本書中所示,有對設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人和許多其他的技術(shù)和布局的管道或容器。
水平爬行器
在水平管管道運(yùn)動(dòng)是和在水平地面上駕駛非常相似。履帶必須有一定程度引導(dǎo)能力,因?yàn)樗仨毰袛喑龉艿澜锹淝闆r,而且還因?yàn)樗仨毚粼诠艿撞恳部赡茏驳搅藟Ρ诤头?。在四輪市場有許多水平管道爬行防滑履帶驅(qū)動(dòng)原理,也很常見。輪式管履帶車輪形狀特殊,以符合圓形管壁的形狀,跟蹤爬蟲的胎面傾斜也是同樣的道理。這些車輛的懸架和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)也很簡單。圖8-1和8-2展示了兩個(gè)例子。
垂直爬蟲
機(jī)器人車輛在垂直管移動(dòng)的設(shè)計(jì)必須要有辦法把對管壁產(chǎn)生足夠的摩擦。有兩種方法能做到這一點(diǎn),跨越管道有反向管壁的推力,或?qū)⒋盆F裝在輪胎或履帶胎面。一些濕滑的金屬管道需要結(jié)合極大反向墻的力和特殊的胎面材料或形狀。一些管道太軟而不能承受太多輪胎或履帶的力量,必須使用一個(gè)系統(tǒng),使管道能大面積負(fù)載。
垂直管系爬蟲還有一個(gè)問題要考慮。在垂直管直線上升乍一看似乎很簡單,但作為履帶穿過管它經(jīng)常由于畸形履帶輕微錯(cuò)位于管道的表面而螺旋上升。這種螺旋纏繞的纜繩,最終扭曲而被破壞。解決這個(gè)問題的方法是將系繩通過旋轉(zhuǎn)接頭的底盤,但這帶來了一定程度自由度,且該設(shè)計(jì)復(fù)雜,昂貴。多節(jié)履帶是一個(gè)更好的辦法,是讓少量的一部分導(dǎo)向的運(yùn)動(dòng)。
關(guān)于垂直管道爬行器的牽引技術(shù)
至少從四個(gè)放面處理設(shè)計(jì)處理與牽引問題。
*釘,螺柱,或齒牙
*磁鐵
*研磨劑或防滑涂層
*像氯丁橡膠的高摩擦材料
每種類型都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),都應(yīng)仔細(xì)研究部署一個(gè)機(jī)器人,機(jī)器人在管道內(nèi)不會(huì)卡住會(huì)是非常困難的。管道表面的條件和在管道的任何活動(dòng)或剩余材料,也應(yīng)被研究和了解保證處理或材料不會(huì)被化學(xué)襲擊。
尖刺,釘,或帶齒的輪子或履帶僅可用在內(nèi)部損傷是可以接受的管。鍍鋅管會(huì)因刮傷而導(dǎo)致腐蝕,和一些硬塑料材料的管可能因力產(chǎn)生劃痕,裂紋。其優(yōu)點(diǎn)是,它們可以產(chǎn)生很高的牽引力。尖刺車輪證實(shí)在油井使用中,它可以經(jīng)得起濫用。他們所需要的是履帶式跨越的內(nèi)管,這樣他們可以推壓相對的管壁。
磁性輪的優(yōu)點(diǎn)是車輪可以自己吸在管壁;缺點(diǎn)是管道必須是鐵類金屬。磁鐵將需要有運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在墻壁上提供力,從而降低了管道應(yīng)力。他們也有優(yōu)勢,履帶可以更小因?yàn)樗辉傩枰缭揭粋€(gè)大的管道整體。利用磁輪不限于管的爬蟲和被任何被視為的機(jī)器人,將花費(fèi)其大部分生命行駛在鐵管表面。
用磨料浸漬橡膠輪胎,鐵和塑料管,但如果磨料裝入這些類型會(huì)因松散的有效性的泥流而磨掉,某些類型的磨料,能掌握干管表面以及齒面清潔,并產(chǎn)生更少的損害。
高摩擦橡膠履帶在許多應(yīng)用程序控制下工作,但必須注意使用正確的橡膠化合物。一些橡膠能保持狀態(tài)甚至在潮濕的粘性環(huán)境,但其他一些橡膠會(huì)變得很滑。一些化合物可以迅速地在找到腐蝕管道的流體。并且它們對管壁無損傷,是簡單而有效的牽引技術(shù)。
輪式垂直管道爬行器
輪式管道爬蟲,像他們的陸上表兄弟,是最簡單的垂直管道的爬蟲類型。雖然這些類型使用的車輪沒有軌道,他們?nèi)匀槐环Q為管爬蟲。實(shí)用的布局范圍為三至六個(gè)或更多車輪,通常都是用于在最大牽引力上驅(qū)動(dòng)經(jīng)常滑管壁。
理論上,爬上一個(gè)管道用盡可能少的驅(qū)動(dòng)器和被動(dòng)彈簧接頭。圖8-3顯示了所需的移動(dòng)立式管道最簡單的布局。這設(shè)計(jì)可以很容易地得到被困或無法通過管倒接頭處,甚至可以是通過管壁上的大畸形。
下一個(gè)最好的布局增加四分之一輪。這布局是更強(qiáng)大的,但有些情況下某些類型的管和管配件也可能被困,參見圖8-4。自由的中心線性度使車輛保持在一個(gè)管
履帶爬蟲
輪式履帶在工作以及在許多情況下,軌道提供一定的優(yōu)勢。這種較低的壓力往往刮管少。分散開的推動(dòng)自發(fā)段墻邊機(jī)制的力量也意味著徑向力本身可以很高,大大提高了車輛的滑移阻力。圖8-5 顯示了非常常見的三種運(yùn)動(dòng)跟蹤的管道爬行器。
其他管道爬行機(jī)器人
對于管道不能承受較高的內(nèi)部力量,另一種方法是必須進(jìn)一步蔓延履帶的力量在更大的區(qū)域。已有開發(fā)了至少兩個(gè)概念。一個(gè)使用氣球,另一線性延伸的腿。第一個(gè)是一個(gè)獨(dú)特的概念,采用氣囊(氣球)上最后一個(gè)線性致動(dòng)器,這是利用充滿空氣或液體的擴(kuò)展推動(dòng)了對管壁。獲得大的力量對管壁的摩擦力,產(chǎn)生高的轉(zhuǎn)向,如果需要的話,通過旋轉(zhuǎn)之間的耦合的實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)部分。
這種耦合的爬行段,和向前的運(yùn)動(dòng)在整個(gè)車輛通過收縮氣囊前完成,推進(jìn),
擴(kuò)大,收縮后段,拉到前部,擴(kuò)展它,然后重復(fù)整個(gè)過程。行程是緩慢的,但這個(gè)概念沒有很好地應(yīng)對障礙或尖銳的棱角,但有對管壁上非常低的壓力的優(yōu)點(diǎn),可能需要采用這種設(shè)計(jì)。采用這一設(shè)計(jì)提出了在航天飛機(jī)的柔性纖維管左右移動(dòng)的一個(gè)概念。
另一個(gè)爬行式管道爬行器有一個(gè)看似復(fù)雜的形狀,但這個(gè)形狀有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在大的管道核反應(yīng)堆蒸汽管從內(nèi)置管內(nèi)壁近管道的中心延伸的傳感器。這些傳感器的井是由相同的材料構(gòu)成的管,通常是一種高檔不銹鋼,但不能被機(jī)器人刮掉。機(jī)器人必須具有一個(gè)形狀可以繞過這些突起。尺蠖運(yùn)動(dòng)車包括三個(gè)部分,每個(gè)部分帶有可延伸腿,提供了極大的流動(dòng)性和可變幾何解決這些障礙。圖8-6示出了這種概念的一個(gè)最小的布局。
外管的車輛
也有一些應(yīng)用,需要在車輛沿著管的外側(cè)移動(dòng),以消除不必要的或杜絕危險(xiǎn),或從一個(gè)管移動(dòng)到另一個(gè)處理中的雜亂的管道。CMU系統(tǒng)的拆除石棉外管的學(xué)步車,BOA,就是這樣一個(gè)車輛。雖然根據(jù)這本書的定義它不是機(jī)器人,但它仍然是值得包括在內(nèi),因?yàn)樗@示了真正的機(jī)器人廣泛的移動(dòng)系統(tǒng),最終可能不得不在意想不到的環(huán)境中移動(dòng)。BOA是一個(gè)框架學(xué)步車。是通過移動(dòng)和一套夾具夾緊管道來運(yùn)動(dòng),延長另一組在管前,和與第二組夾具夾住管。
RedZone Robotics'Tarzan,,一個(gè)在罐立式垂直管步行臂,是一個(gè)非常不尋常的概念,提出了一個(gè)在裝滿油的管道里面走動(dòng)概念。這輛車是類似于國際空間站維修臂,它從一個(gè)管道移動(dòng)到另一個(gè)管道上,不像ISS臂,Tarzan必須在重力下工作。由于Tarzan不是自主的,它使用系繩獲得從罐外電源和控制信號。手臂是全液壓,利用旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和氣缸??傊?,有
18個(gè)驅(qū)動(dòng)器。試想一下,一個(gè)在手臂的系繩管理18個(gè)復(fù)雜性的控制執(zhí)行器,完全走出在一個(gè)充滿的管槽!
蛇形的
在自然界中,有一類動(dòng)物,左右移動(dòng)的蠕動(dòng)。這已被應(yīng)用于機(jī)器人的一個(gè)小小的成功,尤其是那些為了在所有三維移動(dòng)。按定義,蠕動(dòng)需要許多致動(dòng)器,柔性構(gòu)件,和/或巧妙的機(jī)制耦合段。的優(yōu)點(diǎn)是,機(jī)器人的橫截面非常小,允許它適應(yīng)十分復(fù)雜的環(huán)境,推進(jìn)本身推動(dòng)的東西。缺點(diǎn)是,致動(dòng)器的數(shù)量和高移動(dòng)零件計(jì)數(shù)。
還有許多其他不同尋常的運(yùn)動(dòng)方法,還有更多正在開發(fā)迅速發(fā)展的移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域。該鼓勵(lì)讀者在網(wǎng)絡(luò)上搜索,了解更多的這些不同,并有時(shí)奇怪的解決方案,以走動(dòng)在罕見的環(huán)境中,如內(nèi),外管,內(nèi)底的問題儲罐,甚至,最終,人體內(nèi)部。
第9章比較運(yùn)動(dòng)方法
什么是流動(dòng)性?
現(xiàn)在我們已經(jīng)看到了很多方法,機(jī)制和環(huán)境中動(dòng)來動(dòng)去的機(jī)械聯(lián)系,讓我們討論如何對它們進(jìn)行比較。一套標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)是必需的,但是這對比意味著我們必須先回答這個(gè)問題:什么是流動(dòng)性?它可以定義是由有多大的障礙的移動(dòng)系統(tǒng),或者是它可以如何爬陡峭的斜坡?也許它是多么好,或者,它如何爬上樓梯?有多深沼澤它可以打通,或有多寬裂隙它可以遍歷?是方程速度一部分?
答案似乎是所有這些事情,而我們?nèi)绾文鼙容^一個(gè)獨(dú)立的柴油40噸推土機(jī)和一個(gè)蘇打罐的大小的雙“A”電池供電拋出兩輪尾牽引機(jī)機(jī)器人的流動(dòng)性?這似乎是不可能。需要有一些方法甚至比賽場地是有效的流動(dòng)系統(tǒng),無論其大小的比較。在這一章,我們會(huì)探討移動(dòng)系統(tǒng)的幾種比較方法從一個(gè)描述流動(dòng)性方面的詳細(xì)討論系統(tǒng)本身。然后,許多流動(dòng)性挑戰(zhàn)的室外環(huán)境提出了將被調(diào)查。一組流動(dòng)性指標(biāo),會(huì)提供一個(gè)一目了然的比較,并提出了切實(shí)可行的具體案例比較的方法,且將被討論。
移動(dòng)系統(tǒng)
在公平的競爭環(huán)境中,,移動(dòng)系統(tǒng)所比較,進(jìn)行調(diào)整以得到有效的大小相同。這意味著需要有大小的明確定義。由于大多數(shù)機(jī)器人采用電池供電,能源效率也必須被包括在比較內(nèi),因?yàn)槟抢锞哂屑羟辛砜朔恍┱系K,電池動(dòng)力車根本就沒有。這有限的可用功率,大多數(shù)情況下,也限制了速度。在某些情況下,可以幫助簡單地將一個(gè)障礙快速克服。為簡單起見,因?yàn)殡姵仳?qū)動(dòng)的機(jī)器人的相對較低的最高時(shí)速,前進(jìn)的動(dòng)力不包括在本書中移動(dòng)性的方法比較。
最后一個(gè)有趣的標(biāo)準(zhǔn),值得一提的是車輛的形狀。這似乎是沒有什么關(guān)系的流動(dòng)性,而事實(shí)上在大多數(shù)情況下并非如此,然而,對于環(huán)境擁擠,無法驅(qū)動(dòng)越過障礙,在那里避過障礙物是繼續(xù)的唯一途徑,圓形或圓形的形狀更容易操縱。圓形允許車輛在原地轉(zhuǎn),即使它是面對樹干或墻壁。這種能力并不存在那些非圓形車輛。該非圓形型車可以停留在一個(gè)死胡同,它試圖轉(zhuǎn)身。對于大多數(shù)的室外環(huán)境,有些簡單的圓角足夠援助流動(dòng)。在某些環(huán)境中(很茂密的森林,或在建筑物內(nèi))全圓的形狀都是有利的。
尺寸
總長度和高度的流動(dòng)制度直接影響車輛的克服的障礙物的能力,但寬度影響不大,那么尺寸,至少是大部分的長度和高度影響。整個(gè)長度的乘積和海拔高度,面積,似乎給這部分良好的估計(jì)其大小,但還需要更多的信息,該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確把它給別人。三維,寬度似乎是一個(gè)重要的大小特征,因?yàn)檩^窄的車輛有可能通過較小的開口或在一個(gè)較窄的小巷轉(zhuǎn)身。但是,是一個(gè)更好的參數(shù)比較流動(dòng)制度的寬度。
一些障礙,更高的足以進(jìn)行談判。為其他障礙,較長的工作。一個(gè)簡單的方法來比較這兩個(gè)參數(shù)將是有益的。一個(gè)長度/高度比、標(biāo)高會(huì)是有用的,因?yàn)樗鼫p少了兩個(gè)參數(shù)到一個(gè)。長度/高度比介紹了適合系統(tǒng)的一目了然的想法,面對的環(huán)境,主要是顛簸或一個(gè)步驟這主要是隧道和低通道。
寬度對獲得超過或避過障礙物的影響不大,但它確實(shí)影響轉(zhuǎn)彎半徑。它主要是獨(dú)立于其它尺寸的參數(shù),由于寬度可以擴(kuò)展,以增加可用容積,機(jī)器人在不影響機(jī)器人的超過或避過障礙能力。由于在轉(zhuǎn)彎的地方是更關(guān)鍵的流動(dòng)特征與寬度,右維使用的是系統(tǒng)的對角線長度。這是通過轉(zhuǎn)動(dòng)所需的寬度由環(huán)境制約所確定的預(yù)期最低設(shè)置。但是,有必要使機(jī)器人有更廣泛的其他原因,如簡單地增加機(jī)器人的體積。經(jīng)驗(yàn)法則計(jì)算出機(jī)器人的寬度時(shí)使用的是機(jī)器人約62%的長度。
每個(gè)系統(tǒng)的組件都有自己的體積,并且可移動(dòng)部件掃出一個(gè)有時(shí)較大體積。這些組件機(jī)器人為獨(dú)立于機(jī)器人的功能,但占用體積。包括移動(dòng)系統(tǒng)部分的體積是有益的。如稍后看到的,重量是至關(guān)重要的,所以組件需要被包括在移動(dòng)性系統(tǒng)的總質(zhì)量內(nèi)。由于質(zhì)量直接關(guān)系(約,因?yàn)椴牧暇哂胁煌捏w積密度)給定的一部分,和體積更容易計(jì)算和可視化,體積否定了任何需要包括質(zhì)量。
效率
另一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是,任何機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)在結(jié)構(gòu)上減少體重和運(yùn)動(dòng)部件總是好的。這條規(guī)則適用于移動(dòng)車輛。如果沒有重量的限制或沒有大小限制,那么大,因此較重的車輪,軌道,或腿會(huì)讓車輛得到更多的障礙。然而,重量重要的有幾個(gè)原因。
*車輛可以更容易運(yùn)輸。
*它需要較少的自身力量在困難的地形,尤其是在傾斜面。
*維護(hù)需要舉升車輛是更容易執(zhí)行且不危險(xiǎn)。
*該車輛的人在其工作區(qū)危險(xiǎn)性較小。
出于所有這些原因,更小,更輕的懸架和傳動(dòng)系統(tǒng)組件通常用于高流動(dòng)性的車輛是更好的選擇。
有三種機(jī)器人移動(dòng):前/后,轉(zhuǎn),和上/下,每種都需要一定量的功率。三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軸的坐標(biāo)系統(tǒng)被標(biāo)記的X,Y,和Z,但這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向前修改側(cè)向移動(dòng)。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)通常被定義為橫向,反過來,攀登。一個(gè)機(jī)器人可以做的任何一個(gè),兩個(gè),或三個(gè)在同一時(shí)間,但每個(gè)功率的要求是不同的,他們可以很容易地上自主幅度。登山用最大功率和轉(zhuǎn)到的地方,通常比向前或向后運(yùn)動(dòng)需要更多的功率。這并不適用于所有的移動(dòng)系統(tǒng),而且是一個(gè)很好的一般規(guī)則。
環(huán)境
在相對良性的室內(nèi)環(huán)境的移動(dòng)是一個(gè)簡單的物質(zhì),除了與樓梯。本書在系統(tǒng)主要集中在設(shè)計(jì)的不可預(yù)知和高度不同的系統(tǒng)室外環(huán)境,其包括大的變化的環(huán)境溫度,地面覆蓋,地形和障礙。這種環(huán)境是如此不同,只有一小部分的問題可以上市,或比較的參數(shù)的數(shù)量會(huì)變得太大。
熱與冷似乎是不相關(guān)的流動(dòng)性,但它們在移動(dòng)系統(tǒng)必須是有效的,它不產(chǎn)生過多的熱量和本身損壞或附近的沙漠中的運(yùn)行時(shí)組件。流動(dòng)系統(tǒng)必須不能凍結(jié)或堵塞的冰,松散的雪或凍雨在操作時(shí)。作為地面覆蓋,移動(dòng)系統(tǒng)可能要處理松散的干砂,會(huì)迅速磨損軸承,或在泥濘的水里操作。它也可能有處理問題的地形像陡峭的山坡,看似不可逾越的鴻溝,幾乎垂直的峭壁,溪流,河流,沼澤,或小。移動(dòng)系統(tǒng)幾乎肯定需要移動(dòng)的部分或全部這些地形的挑戰(zhàn)。此外,也有較明顯的障礙,像石頭,木頭,障礙,坑坑洼洼的,隨機(jī)的顛簸,石頭或混凝土墻,鐵軌,上下樓梯,高濕草,和站在茂密的森林和樹木。
這意味著,移動(dòng)性系統(tǒng)的有效性,應(yīng)使用上述的參數(shù)進(jìn)行評價(jià)。它是怎樣處理沙子或鵝卵石?是它的設(shè)計(jì)本來就很難密封抗水?如何
陡峭的斜面可以將它進(jìn)行談判?有多高的障礙,步驟或凸起可以將它克服或做到?它有多寬鴻溝可以跨越?不知怎樣,所有這些需要被簡化以減少各種各樣下降到一個(gè)可管理的幾個(gè)。
四類溫度,地面覆蓋,地形,以及障礙既可以定義清楚或分解成更小,更簡單地定義子類沒有結(jié)束與一個(gè)無法控制的大名單。讓我們來更詳細(xì)看看每一個(gè)。
溫度
溫度可以簡單地被分為兩個(gè)極端的熱和寒冷。熱涉及到效率。一個(gè)更有效的機(jī)器將有較少的在炎熱的氣候問題,但更好的效率,更重要的是,電池供電的機(jī)器人將運(yùn)行的時(shí)間更長。冷涉及掐點(diǎn),這可以收集冰雪,造成干擾或拖延。一個(gè)有用的溫度相關(guān)的術(shù)語來思考在成對比較移動(dòng)系統(tǒng)的效率和夾點(diǎn)。
地面覆蓋
地面覆蓋物更難以定義,尤其是在砂的情況下,因?yàn)樗荒苓M(jìn)行縮放。沙子就是沙子不管什么大小車輛(除當(dāng)然微型機(jī)器人),和泥依然是泥。駕駛在砂子或泥土后。將地面壓力的函數(shù),最大迫使車輛可以在一個(gè)輪子,軌道,或腳,由區(qū)域劃分施加該支撐元件放置在地面上。降低接地比壓減小了驅(qū)動(dòng)元件下沉量,從而降低了動(dòng)力來移動(dòng)該元素所需的量。地勢較高壓力是有幫助的只有兩種情況:牽引機(jī)器人背后沉重負(fù)荷,攀登陡峭的山坡。
機(jī)器人不常需要拖車,但是隨著各種任務(wù)這可能會(huì)改變,他們會(huì)被放入加寬。爬山,雖然是一個(gè)共同任務(wù)。地面壓力對爬坡效果還可以克服了詳細(xì)的胎面設(shè)計(jì)(移動(dòng)系統(tǒng)的獨(dú)立的),它結(jié)合了前高后低接地比壓的好處牽引。較低的地面壓力,應(yīng)考慮以指示更多的可移動(dòng)系統(tǒng)。
該理論認(rèn)為,砂和泥漿是不可伸縮的,不能施加到草,然而,因?yàn)楦邎霾荽_實(shí)顯著比短草坪草較大。草,似乎是良性的,但它是足夠強(qiáng)大時(shí),揉成拋出軌道,搪塞輪式車輛,和跳閘步行者。這些問題可以從一個(gè)打火機(jī)大致與地面壓力,壓系統(tǒng)往往會(huì)騎在高潮濕的草地,降低其纏繞的問題。引起的草的問題,那么,可以假定有效地覆蓋地面壓力類。
地形
地形可以擴(kuò)展到任何大小使得它非常簡單,包括可以通過斜坡的角度來定義。斜率的角度考慮問題,雖然,它可以是該材料摩擦更多的功能和任何與地面接觸的胎面形狀,比該移動(dòng)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)的一個(gè)函數(shù)。還有一些幾何形狀是更容易在陡峭的山坡上控制,也有一些散步,登山,那可以爬上斜坡,一個(gè)輪式或履帶式車輛根本不起來。因此面對坡角是很重要的,但它應(yīng)當(dāng)假設(shè)在地面接觸的材料是相同的,不管在什么類型的移動(dòng)系統(tǒng)中使用。
障礙
障礙也可以按比例縮放,但他們創(chuàng)造一個(gè)特殊的情況。流動(dòng)系統(tǒng)的有效性可以通過完全判斷如何高,相對于它的海拔地區(qū),它可以談判的障礙。障礙談判是要更復(fù)雜一些,但是它可以簡化分為三類。
*移動(dòng)系統(tǒng)的整體高度流通的障礙高度
*系統(tǒng)長度可轉(zhuǎn)讓的障礙高度
*系統(tǒng)海拔地區(qū)可轉(zhuǎn)讓的障礙高度
比較障礙參數(shù)可以被定義為高度,一種四方步系統(tǒng)可以爬上淋上一個(gè)正方形的高度墻系統(tǒng)能夠翻越?jīng)]有高定心,或以其他方式被卡住。
一個(gè)倒置的障礙,一道鴻溝,也是很重要的??赊D(zhuǎn)讓的鴻溝寬度是大多的移動(dòng)性系統(tǒng)的長度的函數(shù),但有些巧妙的設(shè)計(jì)可以改變它們的長度,或轉(zhuǎn)移其中心重力,便于穿越寬的裂痕。對于可以變化的系統(tǒng)它們的長度,可轉(zhuǎn)讓鴻溝的寬度應(yīng)使用系統(tǒng)的最短總長度進(jìn)行比較。對那些已被固定時(shí),使用整體長度。
越障的另一面是轉(zhuǎn)彎寬度。因?yàn)橐苿?dòng)性系統(tǒng)具有小轉(zhuǎn)彎半徑,要能夠擺脫周圍的情況可能性更大。談到寬度,車輛寬度不與函數(shù)直接有關(guān),但是定義為車輛可以掉頭最窄小巷。這是相對于額定值,一些制造商,讓轉(zhuǎn)彎半徑為a給定的定義為從轉(zhuǎn)折點(diǎn)到圓的中心的距離。這可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo),因?yàn)橐粋€(gè)非常大的車輛,繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng),可以說有一個(gè)零半徑轉(zhuǎn)彎寬度。
轉(zhuǎn)向能力的參數(shù)也必須顯示車輛可緊轉(zhuǎn)身后,給一些想法以及它如何能在密集的樹木森林里運(yùn)動(dòng)。然后還有,兩個(gè)寬度參數(shù),小巷寬度和轉(zhuǎn)身后的寬度。
復(fù)雜性
一個(gè)較為模糊的比較標(biāo)準(zhǔn),必須包含在任何實(shí)際的機(jī)械裝置的評價(jià)是其固有的復(fù)雜性。一個(gè)衡量復(fù)雜性常用的方法是計(jì)算移動(dòng)部件或接頭的數(shù)量。滾珠或滾子軸承通常算作一個(gè)部分,一個(gè)聯(lián)合雖然有可能是滾珠或滾子內(nèi)移動(dòng)10秒的軸承。這種方法的一個(gè)問題是,一些地方雖然移動(dòng)了,對他們的力量很小或在一個(gè)相對無危險(xiǎn)的操作的環(huán)境中,因此,持續(xù)很長的時(shí)間,有時(shí)甚至超過在同一系統(tǒng)中移動(dòng)的部分。
第二種方法是計(jì)算的致動(dòng)器的數(shù)目,因?yàn)樗鼈兊臄?shù)目涉及運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量,它們通常是最大的磨損的源頭。這種方法的缺點(diǎn)是它忽略被動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件之間的聯(lián)系,可能會(huì)引起問題或磨損在一個(gè)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分。第一種方法可能是一個(gè)更好的選擇,因?yàn)闄C(jī)器人有可能在完全不可預(yù)知的環(huán)境中進(jìn)行移動(dòng)和任何移動(dòng)部分同樣容易受到環(huán)境的損害。
速度和成本
有兩個(gè)其他的比較參數(shù)可以包括在一個(gè)流動(dòng)性方法的比較。它們是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)車輛的速度和成本。移動(dòng)速度過快,在不可預(yù)知的地方懸掛大型和復(fù)雜載荷系統(tǒng)。這些負(fù)載是很難精確計(jì)算,因?yàn)榈匦问侨绱瞬豢深A(yù)測的。功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)模擬程序可以預(yù)測具有中等程度的懸掛系統(tǒng)性能的準(zhǔn)確性,但車輛用懸架系統(tǒng)仍然必須在真實(shí)的世界測試。通常情況下,模擬程序預(yù)測被證實(shí)有顯著程度的不準(zhǔn)確性。它的準(zhǔn)確預(yù)測是非常困難的,設(shè)計(jì)時(shí)速不遠(yuǎn)的一個(gè)特定水平的性能八米/秒,具有任何有用的意義。它是假定放緩一個(gè)可以接受的方式來增加流動(dòng)性,并減緩可以做任何懸架設(shè)計(jì)。流動(dòng)性沒有被定義在一定的速度障礙下;它是簡單的在任何轉(zhuǎn)速工作下的障礙。
成本可以與尺寸,重量,和復(fù)雜性。較少的,較小的,輕的零件通常比較便宜。設(shè)計(jì)時(shí)間去滿足條件的最簡單,最輕的設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)更長,但最終成本通常會(huì)減少。由于成本的大小,重量,和復(fù)雜度密切相關(guān),它不需要被包括在懸掛和傳動(dòng)方法的比較。
移動(dòng)性索引方法的比較
另外,也許更簡單的方法是創(chuàng)建流動(dòng)性指標(biāo),列為一組相關(guān)系統(tǒng)流動(dòng)性比率的設(shè)計(jì)能力,長度,寬度,高度,和可能的復(fù)雜性,一小部分的地形參數(shù)。最有用的設(shè)置似乎是車輛可以障礙物高度,裂縫寬度,和狹窄的小巷中轉(zhuǎn)身得程度。計(jì)算車輛的地面壓力將覆蓋在流動(dòng)性砂或泥。相關(guān)比率會(huì):
*步驟/海拔地區(qū):臺階高度除以標(biāo)高移動(dòng)系統(tǒng)的面積
*步驟/系統(tǒng)高度:可轉(zhuǎn)讓最高的墻壁或平臺,取較短,除以移動(dòng)系統(tǒng)高度
*決口/系統(tǒng)長度:裂縫寬度除以車輛長度(在可變幾何形狀的車輛的情況下,最短的該移動(dòng)系統(tǒng)的長度)
*系統(tǒng)寬/車削直徑:整車寬度除以最外層轉(zhuǎn)彎圓直徑
*系統(tǒng)寬/校正后系統(tǒng)車輛寬度:車寬劃分由路徑的寬和它轉(zhuǎn)身的時(shí)候的寬
*接地壓力
這些都是建立這樣一個(gè)更高的比數(shù)是指理論上較高的流動(dòng)性。毫無疑問,一些移動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有非常高的指標(biāo)在某些類別,和在其他低指數(shù)。每個(gè)移動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一個(gè)單一的流動(dòng)性指數(shù)很方便,但很難產(chǎn)生一個(gè)有用的描述該系統(tǒng)有足夠的細(xì)節(jié)的能力。以上六點(diǎn),然而,應(yīng)比較完整的一目了然的設(shè)計(jì),以及設(shè)計(jì)在很多情況下會(huì)如何執(zhí)行。
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