基于四杆悬架机构的月球车行走系统设计

孙 萌

（东南大学机械工程学院，江苏 南京 211189）

月球作为距离地球最近的天体，成为各国宇宙空间探测的重点目标之一，相比于载人航天探测，月球探测车的探测成本更低，且消除了载人航天的安全隐患。然而月球表面存在很多行驶障碍，资料显示，1m～3m大小的月球车会遇到25°的斜坡、0.5m大小的火山口以及15cm～20cm高的障碍体，因此对于月球车的越障能力提出了很高的要求[1]。

本文自拟参数，提出了一种新型基于四杆悬架机构的月球车行走系统，进行了总体设计以及运动学仿真，确定了电机和减速器的选择，对实物的制造起到了指导作用。

1 总体设计

本文所设计的月球车参数如下：最大外形尺寸为900mm(长)×600mm(宽)×450mm(高)，总质量不超过50kg，移动速度不小于0.1m/s。

1.1 驱动设计

月球上地貌复杂，需要月球车有较高的灵活度，为了满足这一要求，本文所设计的月球车采用六轮独立驱动，前后轮设计牵引电机和转向电机实现驱动和转向，中间轮仅设计牵引电机实现驱动。

1.2 悬架设计

本文所选取四杆悬架系统的越障原理如图1所示。该系统在接触到障碍物时，利用障碍物产生向后的推力驱动平面四杆机构运动，使相应的车轮抬起或落下，达到越过障碍物的目的，由于越障时主摇臂和副摇臂的瞬时转动中心下移至地面以下，因此具有比其他机构更强的越障能力。

图1 四杆悬架系统越障原理

预计月球车需越过最大尺寸为15cm左右高度的障碍物，以此为根据进行多次试算，最终设计尺寸如图2所示。……