本技术涉及工程仿生技术,特别是一种自适应软硬地面环境的刚-柔-软耦合仿生步行轮。该步行轮由辐条轮面一体化结构、轮刺件组和轮毂构成,其中辐条轮面一体化结构采用刚-柔-软耦合体设计,以实现对不同地形的适应性。
背景技术
随着人类科技的进步,人们对自然资源尤其是对能源的需求在不断加剧,甚至掀起了全球性的月球和火星探测潮。但不管是沙漠、戈壁这种极端环境,还是月球、火星这种复杂环境,它们之间的共同点是都存在松散沙土(月壤和火星的土物理特性类似于松散沙土)和岩石共存的环境。
车辆作为作为探测、运输和开采任务的重要设备,车辆的基本功能是其在各种环境中的通过能力。由于车轮是车辆与地面直接作用的部件,因此车辆的通过性在很大程度上取决于车轮。在松软介质环境中,由于介质抗剪强度和承载能力较差,导致普通车轮在此环境中的通过性极不理想。安装普通车轮的车辆在沙地环境中行驶时,由于车轮滑转下陷,严重影响了车辆的通过性能,使得人们对松软介质环境中资源的勘探与开采收到了很大的限制。虽然国内学者针对步行轮的优势,对沙地步行轮进行了很多研究,并取得了一定的成果,但其仅在一定程度上改善了车辆的通过性,并且大多数只顾松软介质的牵引通过性,难以兼顾石块、凹坑和凸包等路面环境的通过性。因此,研制出一种质轻、兼顾软件地面高通过性与硬地面低振动特征且能自主适应软硬地面环境的步行轮结构具有重要理论意义和应用价值。
中国发明专利一种仿鸵鸟足底三维曲面的仿生越沙车轮鼓形轮面(申请号:201410153571.9)是将鸵鸟足底曲面应用到整个轮面上,但其轮面为连续刚性轮面,该轮面无法实现根据不同地面自适应调整,牵引力小且不具备缓振功能。中国发明专利一种月球表面低扬尘高牵引的仿生步行轮(申请号:202110375736.7)是将鸵鸟的足底曲面与步行轮相结合,将鸵鸟的足底曲面形貌应用到每个仿生轮面单体上,但其轮面为连续性的轮面结构,在硬地面行驶时并不能起到分散应力集中的作用。
实现思路