Investigación sobre la Optimización del Rendimiento de Carrera del Chasis Ackerman de Cuatro Ruedas Motrices mediante el Método Combinado de Experimento Cuantitativo con Simulación Dinámica
Autores: Zhang, Xiangyu; Xie, Bowen; Yang, Yang; Liu, Yongbin; Jiang, Pan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre la Optimización del Rendimiento de Carrera del Chasis Ackerman de Cuatro Ruedas Motrices mediante el Método Combinado de Experimento Cuantitativo con Simulación Dinámica
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Chasis con ruedas
Robot de manipulación
Terreno accidentado al aire libre
Chasis Ackerman
Absorción de vibraciones
Superación de obstáculos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El chasis con ruedas, que es el dispositivo de transporte del robot de manipulación existente, es mayormente adecuado solo para entornos interiores planos y no tiene la capacidad de trabajar en terrenos irregulares al aire libre, lo que limita en gran medida el desarrollo de robots de manipulación impulsados por chasis. Con base en esto, este documento diseña de manera innovadora un chasis Ackerman de tracción en las cuatro ruedas con fuertes capacidades de absorción de vibraciones y superación de obstáculos, y realiza una investigación y optimización del rendimiento a través de experimentos cuantitativos y simulación dinámica. En primer lugar, basado en la introducción del principio de funcionamiento y la estructura del chasis portador Ackerman de tracción en las cuatro ruedas, se construye un sistema de prueba de rendimiento dinámico distribuido de múltiples sensores a través del análisis del índice de evaluación del rendimiento del chasis. Luego, de acuerdo con el experimento de operación cuantitativa del chasis, se analizaron respectivamente las características de vibración y aceleración del chasis en diferentes posiciones, la cantidad de deslizamiento y rectitud del chasis bajo diferentes distancias de carrera, y las características operativas del chasis bajo diferentes condiciones de carretera y diferentes condiciones de resortes de amortiguación, lo que verificó la racionalidad del diseño del chasis. Finalmente, al construir el modelo de simulación dinámica del chasis, se estudia la ley de influencia de la estructura del chasis y parámetros de rendimiento como la distancia entre ejes del chasis, la estructura de la varilla guía y parámetros, el coeficiente de fricción de las ruedas y el error de ensamblaje en las características dinámicas del chasis, y se determina la estructura óptima del chasis Ackerman de tracción en las cuatro ruedas, mientras se verifica con base en los resultados de la simulación. La investigación muestra que el chasis Ackerman de tracción en las cuatro ruedas tiene un buen rendimiento de vibración y estabilidad, y tiene una fuerte adaptabilidad a diferentes caminos. Después de la optimización, el rendimiento de vibración, la estabilidad, la cantidad de deslizamiento y la rectitud de la estructura del chasis se mejoran significativamente, y la rectitud se reduce al 0.399%, lo que es adecuado para aplicaciones de transporte preciso en el chasis. La investigación tiene una importante significancia orientadora para promover el desarrollo y la aplicación de chasis con ruedas.
Descripción
El chasis con ruedas, que es el dispositivo de transporte del robot de manipulación existente, es mayormente adecuado solo para entornos interiores planos y no tiene la capacidad de trabajar en terrenos irregulares al aire libre, lo que limita en gran medida el desarrollo de robots de manipulación impulsados por chasis. Con base en esto, este documento diseña de manera innovadora un chasis Ackerman de tracción en las cuatro ruedas con fuertes capacidades de absorción de vibraciones y superación de obstáculos, y realiza una investigación y optimización del rendimiento a través de experimentos cuantitativos y simulación dinámica. En primer lugar, basado en la introducción del principio de funcionamiento y la estructura del chasis portador Ackerman de tracción en las cuatro ruedas, se construye un sistema de prueba de rendimiento dinámico distribuido de múltiples sensores a través del análisis del índice de evaluación del rendimiento del chasis. Luego, de acuerdo con el experimento de operación cuantitativa del chasis, se analizaron respectivamente las características de vibración y aceleración del chasis en diferentes posiciones, la cantidad de deslizamiento y rectitud del chasis bajo diferentes distancias de carrera, y las características operativas del chasis bajo diferentes condiciones de carretera y diferentes condiciones de resortes de amortiguación, lo que verificó la racionalidad del diseño del chasis. Finalmente, al construir el modelo de simulación dinámica del chasis, se estudia la ley de influencia de la estructura del chasis y parámetros de rendimiento como la distancia entre ejes del chasis, la estructura de la varilla guía y parámetros, el coeficiente de fricción de las ruedas y el error de ensamblaje en las características dinámicas del chasis, y se determina la estructura óptima del chasis Ackerman de tracción en las cuatro ruedas, mientras se verifica con base en los resultados de la simulación. La investigación muestra que el chasis Ackerman de tracción en las cuatro ruedas tiene un buen rendimiento de vibración y estabilidad, y tiene una fuerte adaptabilidad a diferentes caminos. Después de la optimización, el rendimiento de vibración, la estabilidad, la cantidad de deslizamiento y la rectitud de la estructura del chasis se mejoran significativamente, y la rectitud se reduce al 0.399%, lo que es adecuado para aplicaciones de transporte preciso en el chasis. La investigación tiene una importante significancia orientadora para promover el desarrollo y la aplicación de chasis con ruedas.