文献类型：期刊文章

作　　者：孙昊[1] 刘铸永[1] 刘锦阳[1]

Sun Hao;Liu Zhuyong;Liu Jinyang(School of Naval Architecture,Ocean&Civil Engineering,MOE Key Laboratory of Hydrodynamics,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China)

机构地区：[1]上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,水动力学教育部重点实验室,上海200240

出　　处：《力学学报》

基　　金：国家自然科学基金资助项目(12272222,11932001,11772188)。

年　　份：2022

卷　　号：54

期　　号：12

起止页码：3486-3495

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2020、CAS、CSCD、CSCD2021_2022、EI、IC、JST、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、ZMATH、核心刊

摘　　要：在行星探索过程中涉及探测器在星壤上着陆、运动以及收集、存储某些样本材料等问题,因此需要建立探测机器人在沙土上运动的动力学模型,从而优化其系统构型.近年来,对跳跃型探测机器人研究得到了越多越多的关注.本文采用离散元法对颗粒场进行建模,以及采用多体动力学方法对机械系统进行建模,对机器人单足系统在沙土上的跳跃问题进行耦合动力学仿真分析.基于经典土力学Prandtl-Reissne理论,从颗粒场受压分层的形式和动量传递出发,对描述颗粒侵入阻力的惯性力动阻力项进行了修正,提出了一种修正的Poncelet公式.通过与离散元仿真结果对比,说明所提出修正公式比原始的Poncelet公式更准确地计算了机械足受到的沙土侵入阻力,尤其在达到一定侵入深度表现出更好的收敛性.最后分析了机械腿足部的不同尺寸和形状对沙土中跳跃效果的影响,给出了锥形足部和柱形足部的体积对跳跃效果影响的近似计算公式.本研究将拓展刚-散耦合动力学理论,并且为新型探测器在行星土壤上运动的系统设计提供技术支撑.

关 键 词：刚-散耦合  多体系统 散体颗粒  Poncelet公式  动力学分析

分 类 号：O313.7]