Рокер-тележка
Система качающаяся тележка представляет собой конструкцию подвески разработанную в 1988 году для использования в НАСА марсоходе , Sojourner . [1] [2] [3] и который с тех пор стал . любимым дизайном НАСА для марсоходов [4] Он использовался в миссии Mars Exploration Rover роботах миссии Spirit и Opportunity в 2003 году . [5] на Марсианской научной лаборатории (MSL) марсоходе миссии Curiosity в 2012 году . [6] марсоход 2020 года » «Персеверанс [7] и ISRO марсоход Chandrayaan-3 Pragyan в 2023 году.
«Роковая» часть подвески представляет собой качающуюся часть более крупных рычажных механизмов, установленных на корпусе с каждой стороны марсохода. Эти коромысла соединены друг с другом и с шасси автомобиля через дифференциал . Относительно шасси рокеры будут вращаться в противоположных направлениях, чтобы поддерживать примерно равный контакт колес. Шасси сохраняет средний угол наклона обоих рокеров. На одном конце коромысла установлено ведущее колесо, а другой конец шарнирно закреплен на тележке.
« Тележка » подвески представляет собой меньшую рычажную систему, которая поворачивается к коромыслу посередине и имеет ведущее колесо на каждом конце. Тележки широко применялись в качестве грузовых колес в гусеницах армейских танков, в качестве натяжных колес, распределяющих нагрузку по местности, а также довольно часто использовались в прицепах полуприцепов -тягачей . И цистерны, и полуприцепы теперь предпочитают продольную подвеску .
На марсоходе Sojourner передние колеса крепятся к тележкам, а на марсоходах MER и MSL передние колеса крепятся к рокерам.
Дизайн
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( Март 2019 г. ) |
Конструкция качающейся тележки не подрессорена и использует разъемные, а не полноразмерные оси , что позволяет марсоходу преодолевать препятствия (например, камни), размер которых в два раза превышает диаметр колеса, сохраняя при этом все шесть колес на земле. [8] Как и в любой системе подвески, устойчивость наклона ограничена высотой центра тяжести. Системы, использующие пружины, имеют тенденцию легче опрокидываться, поскольку поддается нагруженная сторона. Судя по центру масс, Curiosity марсоход миссии Марсианской научной лаборатории может выдерживать наклон не менее 45 градусов в любом направлении без опрокидывания, но автоматические датчики ограничивают наклон марсохода более чем на 30 градусов. [9] Система предназначена для использования на низкой скорости около 10 сантиметров в секунду (3,9 дюйма/с), чтобы свести к минимуму динамические удары и косвенные повреждения автомобиля при преодолении крупных препятствий.
Лаборатория реактивного движения утверждает, что эта система качающейся тележки уменьшает движение основного кузова транспортного средства MER вдвое по сравнению с другими системами подвески. [ нужна ссылка ] Каждое из шести колес марсохода Curiosity оснащено независимым двигателем . [10] Два передних и два задних колеса имеют отдельные рулевые двигатели, которые позволяют автомобилю поворачивать на месте. Каждое колесо также имеет грунтозацепы , обеспечивающие сцепление при лазании по мягкому песку и карабкании по камням. [11] Максимальная скорость роботов, работающих таким образом, ограничена, чтобы исключить как можно больше динамических эффектов, чтобы двигатели можно было понижать, что позволяет каждому колесу индивидуально поднимать большую часть массы всего транспортного средства.
Чтобы преодолеть вертикальное препятствие, передние колеса прижимаются к препятствию центральными и задними колесами. Вращение переднего колеса поднимает переднюю часть автомобиля вверх и над препятствием. Затем среднее колесо прижимается к препятствию задними колесами и притягивается к препятствию передними, пока оно не поднимется вверх и вверх. Наконец, заднее колесо преодолевает препятствие двумя передними колесами. Во время прохождения каждого колеса через препятствие движение автомобиля вперед замедляется или полностью останавливается. Это не проблема для рабочих скоростей, на которых эти транспортные средства эксплуатируются до сих пор.
Одним из будущих применений марсоходов станет помощь астронавтам во время наземных операций. Чтобы быть полезным помощником, марсоход должен иметь возможность двигаться со скоростью, по крайней мере, равной скорости ходьбы человека. Другие предложенные миссии, такие как Солнечно-синхронный лунный полярный вездеход , требуют еще больших скоростей (4–10 км/ч).
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ США 4840394 , Дональд Б. Биклер, «Система шарнирно-сочлененной подвески», опубликован 21 апреля 1988 г., выпущен 20 июня 1989 г., передан НАСА.
- ^ Библиография рефератов патентов НАСА, раздел 1. Рефераты (PDF) . ШАРНИРАЛЬНАЯ ПОДВЕСКА (Отчет). Июнь 1990 г. с. 19.
- ^ Биклер, Дональд (апрель 1998 г.). «Путешествие по Марсу» . Машиностроение . стр. 74–77. Архивировано из оригинала 22 октября 2008 г.
- ^ Миллер, Дэвид П.; Ли, Цзы-Лян (17–21 марта 2002 г.). «Высокоскоростное передвижение по пересеченной местности с использованием системы подвижности качающейся тележки» (PDF) . Труды космоса 2002: Восьмая международная конференция и выставка по проектированию, строительству, эксплуатации и бизнесу в космосе, а также материалы Робототехники 2002: Пятая международная конференция и выставка/демонстрация робототехники для сложных ситуаций и сред . Космос 2002 и Робототехника 2002. Альбукерке, Нью-Мексико. ISBN 0-7844-0625-1 .
- ^ «Колеса вездехода» . Марсоходы: Миссия . НАСА . Проверено 29 марта 2019 г.
- ^ «Колеса и ножки» . Марсианская научная лаборатория: марсоход Curiosity . НАСА . Проверено 29 марта 2019 г.
- ^ «Колеса вездехода» . Миссия Марс 2020 . НАСА . Проверено 29 марта 2019 г.
- ^ https: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wiki1Rocker-bogie_mechanism_animation.gif Рейна, Джулио (2013). «О подвижности вездеходов». Промышленный робот . 40 (2): 121–131. дои : 10.1108/01439911311297720 .
- ^ Маковский, Андре; Илотт, Питер; Тейлор, Джим (ноябрь 2009 г.). «Проектирование телекоммуникационной системы научной лаборатории Марса» (PDF) . Пасадена, Калифорния: Лаборатория реактивного движения . Проверено 7 августа 2012 г.
- ^ Гросс, Майкл А.; Карделл, Грег (6 июня 2011 г.). Обзор Марсианской научной лаборатории НАСА (PDF) . 9-я Европейская конференция по космической энергетике (ESPC). Сент-Рафаэль, Франция.
- ^ «Алгоритм помогает защитить колеса марсианского Curiosity» . Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) . Проверено 16 февраля 2022 г.
