【技术实现步骤摘要】
一种松软地形中评估轮刺车轮挂钩牵引力的方法及装置
[0001]本专利技术涉及土壤力学
，具体而言，涉及一种松软地形中评估轮刺车轮挂钩牵引力的方法及装置
。
技术介绍
[0002]星球车轮与星球表面土壤接触地面力学模型的研究，是星球车的结构设计
、
传感系统开发以及控制算法设计的重要基础
。
[0003]由于火星等星球表面土壤松软，剪切强度和承压刚度较低，非常容易引起驱动车轮的滑转和沉陷
。
因此，星球车常常采用轮刺车轮，可以很大的提高车轮在松软地形中的牵引功能
。
在此基础上，建立既准确而又不过于繁琐的地面力学的数学模型，从而高效地求解星球车车轮与星球表面土壤接触的相关参数对于星球车实时运动控制有重要意义
。
[0004]传统的星球车轮壤地面力学模型建立在
Bekker
正应力公式和
Janosi
剪切应力公式的基础上
。
但
Bekker
正应力和
Janosi
剪切应力公式均为关于轮壤接触角度的指数型函数，基于它们建立的星球车地面力学模型是复杂的高度耦合的积分方程组，求解的成本较高而效率较低
。
此外已有的纵向滑移滑转统一力学模型很好地解决这些问题，但其是基于光轮的研究结果，对于轮刺车轮需要进一步的研究
。
而现有模型中还存在待求解参数多和参数无法直接测量等问题
。
技术实现思路
[00...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种松软地形中评估轮刺车轮挂钩牵引力的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S100
，忽略轮刺部分的小范围的应力波动，模拟光轮模型中的应力分布曲线变化趋势，假设应力分布作用在
r
和
r+h
G
的等效半径
re
上，根据光轮的轮地作用统一力学模型，可获得：可获得：可获得：可获得：可获得：式中，
h
G
为轮刺高度；
z
e
(
θ
e
)
为车轮等效沉陷量关于轮壤等效接触角的函数；
S
为关于车轮力矩的转换函数；
F
DP
为牵引力；
F
N
为支持力；
T
D
为车轮驱动力矩；
r
e
为轮刺车轮等效半径；
z
e
为等效沉陷量；
θ
1e
为等效进入角；
θ
2e
为等效离去角；
τ
、
σ
为轮刺车轮实际受力；
τ
e
、
σ
e
为轮刺车轮等效受力；
K
σ
和
K
τ
均为统一力学模型中定义的等效力学参数；
b
为车轮宽度；
k
1e
、k
2e
和
k
3e
为计算轮壤接触力的系数；根据准静态分析和上述公式可得
T
D
，如下式：其中，
d
为挂钩牵引力的力臂；
e
为支持力的力臂；
c
V
和
c
D
均为等效作用点位置相关的系数，可由
θ
1e
的线性表示，如下式：
步骤
S200
，利用在车轮上周向布设的
32
个电容式接近开关和在车轮内部的六维力传感器获取进入角
θ1，再计算出等效进入角
θ
1e
，结合支持力
F
N
、
驱动力矩
T
D
和等效作用半径
r
e
，计算得到挂钩牵引力
F
DP
。2.
根据权利要求1所述的一种松软地形中评估轮刺车轮挂钩牵引力的方法，其特征在于，在步骤
S200
中，具体包括：步骤
S210
，利用水平仪进行六维力传感器自身坐标系
X+
方向与世界坐标系
X+
方向配准，获取0角度位置，并对
32
个电容式接近开关进行顺序编号；步骤
S220
，通过六维力传感器的数据传输六维力传感器采集到的支持力
F
N
、
驱动力矩
T
D
与角度数据，根据角度传感器获取的角度值获取处于最低位的接近开关编号，依据此时刻接近开关数据计算出进入角
θ1和离去角
θ2；步骤
S230
，根据步骤
S220
获取的进入角
θ1通过以下公式计算得到
θ
1e
；将使用进入角
θ1计算得到的
c
V
和
c
D
代入以下公式计算得到轮刺效应系数估计值代入以下公式计算得到轮刺效应系数估计值将计算得到的轮刺效应系数估计值替换下式中的轮刺效应系数
λ
G
，计算得到
r
e
，即，将
...
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