基于相似理論的月球車坡面通過性能試驗(yàn)

王 穎 黃 晗 李建橋 陳百超 鄒 猛

(1.吉林大學(xué)工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長春 130025； 2.中國空間技術(shù)研究院， 北京 100194)

基于相似理論的月球車坡面通過性能試驗(yàn)

王 穎1黃 晗1李建橋1陳百超2鄒 猛1

(1.吉林大學(xué)工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長春 130025； 2.中國空間技術(shù)研究院， 北京 100194)

基于相似理論開展月球車輪壤相互作用系統(tǒng)參數(shù)量綱分析，分別以模擬月壤內(nèi)聚力和密度參數(shù)不變?yōu)榧s束條件，推導(dǎo)了輪壤系統(tǒng)參數(shù)比例尺。采用輕質(zhì)量模型樣車法當(dāng)量月面低重力環(huán)境影響，設(shè)計(jì)1/2比例月球模型樣車；以速度和坡度為試驗(yàn)因素，開展月球車坡面通過性試驗(yàn)；分析了試驗(yàn)因素對各車輪滑轉(zhuǎn)率和沉陷量的影響規(guī)律；討論了不同坡度條件下驅(qū)動扭矩、掛鉤牽引力和牽引系數(shù)隨滑轉(zhuǎn)率的變化規(guī)律。結(jié)果表明，坡度對通過性的影響明顯較速度的大；隨著滑轉(zhuǎn)率的增加，驅(qū)動扭矩和掛鉤牽引力呈現(xiàn)增加趨勢，最大值分別為3.6 N·m和10.5 N；牽引系數(shù)呈現(xiàn)先增加后減小趨勢，在滑轉(zhuǎn)率為21.6%時達(dá)到最大值0.18。為保障月球車安全可靠的通過性能，其巡視坡度在20°以內(nèi)合理。

車輛; 車輪; 相似理論; 月球車; 坡面; 行駛特性

引言

隨著各國深空探測任務(wù)的發(fā)展，無人探測車輛成為執(zhí)行巡視勘測任務(wù)的主要工具。星球車在星球表面移動過程中，會遇到多種復(fù)雜類型地形地貌，包括坡地、沙丘和撞擊坑等[1]。為確保在軌月球車探測任務(wù)順利進(jìn)行，充分的地面試驗(yàn)需發(fā)揮重要作用。為順利開展地面驗(yàn)證試驗(yàn)，月球車行駛環(huán)境的模擬顯得尤為重要，包括月球表面低重力環(huán)境、地形地貌、星壤的模擬等[2-4]。

低重力環(huán)境的模擬方法主要包括懸掛起吊重力補(bǔ)償法、拋物線飛行法和構(gòu)造輕質(zhì)量模型樣車法[5]，其中，懸吊重力補(bǔ)償法的工程設(shè)備復(fù)雜、控制精度要求高，而拋物線飛行法存在成本較高、低重力持續(xù)時間短等問題[6]。輕質(zhì)量模型樣車法則是基于相似理論，通過一定比例縮小車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)，減小車體質(zhì)量，來當(dāng)量于低重力對行駛性能產(chǎn)生的影響[7-8]，具有簡單、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。江磊等[9-11]基于地面力學(xué)理論，從輪壤相互作用模型出發(fā)，引入相似理論推導(dǎo)了輪壤交互作用無因次全組，建立了車輪-月壤交互系統(tǒng)的地面力學(xué)相似模型，以模擬月壤密度不變?yōu)榧s束條件，選取不同的線性比例尺，推導(dǎo)了相應(yīng)模型試驗(yàn)比例因數(shù)，并提出一種全尺寸的牽引性能模型試驗(yàn)方法，為在地面開展模擬低重力環(huán)境下的月球車驗(yàn)證試驗(yàn)提供了一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)方法。但該方法忽略了模擬月壤內(nèi)聚力對試驗(yàn)的影響。

月球表面地貌主要分為月海、撞擊坑等，其中，月海平原最大坡度約為17°，撞擊坑外側(cè)坡度平緩，一般小于25°[1]。針對以上地貌數(shù)據(jù)，為使月球車能夠在月表大部分路面行走，要求月球車能夠翻越25°的坡面，開展月球車坡面通過性能試驗(yàn)，對于確保任務(wù)可靠性具有重要意義。近些年來，國內(nèi)外學(xué)者在這方面開展了研究。黃衛(wèi)東等[12]針對月表坡面路況，分析了輪壤相互作用模型，建立月球車坡面行駛地面力學(xué)模型，進(jìn)行坡面運(yùn)動性能仿真分析，限于試驗(yàn)條件，未能對仿真結(jié)果進(jìn)行全面驗(yàn)證。 IIZUKA等[13]在15°坡面，對不同輪型的單輪進(jìn)行土槽試驗(yàn)，提出了一種基于滑轉(zhuǎn)率和沉陷的掛鉤牽引力模型，但該研究未在不同坡度水平下開展進(jìn)一步分析。HIROAKI等[14]分析了偏航姿態(tài)的月球車坡面行駛時，車體平行水平面和坡面2種配置下車輪滑轉(zhuǎn)沉陷規(guī)律，建立了關(guān)于車體質(zhì)心高度和輪上載荷的輪壤關(guān)系力學(xué)模型，以及基于滑轉(zhuǎn)率和側(cè)向滑轉(zhuǎn)角的輪壤接觸力學(xué)模型，為在軌月球車路徑規(guī)劃、地面控制策略提供了重要理論依據(jù)。該研究未對俯仰姿態(tài)下的月球車坡面通過性模型進(jìn)行研究。

本文基于相似理論，開展輪壤相互作用系統(tǒng)量綱分析，設(shè)計(jì)1/2比例月球模型樣車；以車輪沉陷量、驅(qū)動扭矩、掛鉤牽引力和牽引系數(shù)為指標(biāo)，開展模型車俯仰姿態(tài)下坡面通過性試驗(yàn)，分析行駛速度和坡度對通過性的影響規(guī)律；分析不同坡度條件下驅(qū)動扭矩、掛鉤牽引力和牽引系數(shù)隨滑轉(zhuǎn)率的變化規(guī)律。

1 量綱分析

出于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的限制，工程上很多原型或?qū)嶓w試驗(yàn)無法在正常條件下進(jìn)行，只能通過模型試驗(yàn)做出預(yù)測。模型試驗(yàn)研究中，模型的研制、試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)以及將模型試驗(yàn)的結(jié)果折算到原型上等問題則需要依靠相似理論來解決。相似理論是指2個系統(tǒng)中同一類物理現(xiàn)象全部物理量(如力、速度、時間等)成一定的比例，其中力學(xué)現(xiàn)象相似的3個條件是：幾何相似、運(yùn)動相似和動力相似。因此，為獲取模型試驗(yàn)中模型參數(shù)與原型參數(shù)的比例，需對系統(tǒng)中各物理參數(shù)進(jìn)行量綱分析。

基于上述相似理論原理，本文采用質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)量、幾何尺寸和時間3個基本物理量作為分析基礎(chǔ)，對應(yīng)的基本量綱分別用M、L和T表示。輪壤相互作用系統(tǒng)參數(shù)主要分為2類：

(1)土壤物理力學(xué)性能參數(shù)：內(nèi)聚力c、內(nèi)摩擦角φ、密度ρ、變形指數(shù)n、內(nèi)聚模量kc和內(nèi)摩擦模量kφ。其中，n為無量綱參數(shù)，而kc和kφ可引入Reece修正公式轉(zhuǎn)換為無量綱的k′c和k′φ，故進(jìn)行量綱分析時只考慮土壤的內(nèi)聚力c和密度ρ[15-16]。

(2)車輪行駛參數(shù)：車輪滑轉(zhuǎn)率s、沉陷量z、行駛速度v、掛鉤牽引力FDP、驅(qū)動扭矩M和重力加速度g。其中，s為無量綱參數(shù)，z量綱則與基本量綱L相同，因此，在進(jìn)行量綱分析時不考慮滑轉(zhuǎn)率s和沉陷量z。

通過以上分析，本文將從輪壤相互作用系統(tǒng)的9個主要參量(表1)出發(fā)，進(jìn)行量綱分析。

表1 輪壤相互作用系統(tǒng)主要參量及其量綱

根據(jù)泊金漢π定理和量綱齊次性原理，可推導(dǎo)出模型試驗(yàn)相似比例尺Kj為

Kj=je/jp

式中j為輪壤相互作用系統(tǒng)參量(表1)，下標(biāo)“e”和“p”分別表示模型和原型參數(shù)。通過量綱分析得到輪壤相互作用系統(tǒng)主要參量的表達(dá)式為

(1)

式中Kg——地球表面重力加速度與月球表面重力加速度之比，針對月面環(huán)境Kg=6

由于試驗(yàn)中土壤介質(zhì)參數(shù)的調(diào)節(jié)較為復(fù)雜且難以控制，因此，在推導(dǎo)輪壤相互作用系統(tǒng)各參數(shù)相似比例尺時，可基于土壤內(nèi)聚力不變(Kc=1)和密度不變(Kρ=1)2種情況考慮。

當(dāng)Kc=1時

(2)

當(dāng)Kρ=1時

(3)

考慮到原型的總體尺寸以及模型加工制作的可行性，模型車與原型樣車比例尺采用1/2(Kl=1/2)。由式(2)和式(3)可得Km分別為1/24(Kc=1)和1/8(Kρ=1)，對于前者模型車整體質(zhì)量的控制較為困難，故本文采用后者Kl=1/2和Kρ=1為約束條件，得到其他參數(shù)相似比例如表2所示。

表2 模型試驗(yàn)相似比例

2 月球車坡面通過性試驗(yàn)

2.1 車輪-坡面相互作用計(jì)算模型

月球車在坡面行駛時，輪壤相互作用示意圖如圖1所示。車輪松軟地面通過性評價指標(biāo)包括驅(qū)動扭矩、掛鉤牽引力和牽引系數(shù)等，沉陷量則是影響車輛通過性能的關(guān)鍵因素之一，車輪沉陷量計(jì)算模型是建立輪壤關(guān)系力學(xué)模型的基礎(chǔ)[17-19]，基于Bekker理論的坡面車輪靜態(tài)沉陷模型可表示為

(4)

式中i——車輪編號，i為1、2和3時依次表示月球車前輪、中間輪和后輪

zi——單輪沉陷量，m

Wi——單輪輪上載荷，N

β——坡度，rad

b——車輪寬度，m

D——車輪直徑，m

圖1 月球車坡面行駛輪壤相互作用Fig.1 Wheel-soil interaction of lunar rover on slope terrain

月球車在坡面行駛過程中，重力沿坡面分力產(chǎn)生附加的掛鉤牽引力，使得車輪出現(xiàn)打滑以及產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)沉陷，從而影響車輛整體的通過性能，因此，滑轉(zhuǎn)率可作為通過性評價的另一重要評價指標(biāo)，其表達(dá)式為

(5)

式中r——車輪半徑，mv——車輪水平速度，m/sω——車輪角速度，rad/s

基于月球車的準(zhǔn)靜力平衡關(guān)系(圖1)可得

Fni=Wicosβ

(6)

FDPi=Wisinβ

(7)

(8)

式中Fni——輪上法向載荷(輪上載荷Wi沿垂直坡面方向分力)，N

FDPi——單輪掛鉤牽引力，N

基于WONG理論[18]可得

(9)

(10)

式中Mi——驅(qū)動扭矩，N·mTEi——效率系數(shù)θ——輪壤接觸面上任意角度，radθ1i——車輪接近角，radθ2i——車輪離去角，radτi(θ)——輪下切向應(yīng)力，Pa

2.2 試驗(yàn)條件

基于前文量綱分析，設(shè)計(jì)了1/2比例模型樣車，如圖2所示。模型車總體尺寸長、寬和高分別為750、500、220 mm。

圖2 比例模型車Fig.2 Scaling model rover1.控制器 2.主搖臂 3.副搖臂 4.電源 5.驅(qū)動電動機(jī)6.差動機(jī)構(gòu) 7.車輪

模型車采用搖臂懸吊式懸架，其中，控制器主要由無線控制單元組成，控制車輪轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向；為了減輕整車質(zhì)量，主搖臂和副搖臂采用鋁合金鏤空結(jié)構(gòu)；電源為蓄電池組，輸出電壓為12 V；驅(qū)動電動機(jī)為步進(jìn)電動機(jī)，最大輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩分別為26 r/min和1.5 N·m；車體中部安裝有差動機(jī)構(gòu)，以確保模型車在行駛過程中質(zhì)心不會出現(xiàn)較大波動；車輪為篩網(wǎng)輪，采用ABS樹脂材料3D打印加工成型，具有質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，輪寬和輪徑分別為75 mm和150 mm，輪面交替均勻分布有20個輪刺，寬度和高度分別為1 mm和5 mm。

圖3 不同坡度和速度條件下滑轉(zhuǎn)率變化規(guī)律Fig.3 Variation curves of slip ratio versus slope and velocity

試驗(yàn)介質(zhì)為吉林大學(xué)工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的JLU-2型模擬月壤，其原材料為火山灰，通過研磨、篩分和配制等工序加工而成[20-21]。試驗(yàn)前對模擬月壤進(jìn)行翻松、坡面整備、刮平和坡度檢測操作[22]，通過SC-900型土壤硬度計(jì)檢測整備效果，貫入深度為150 mm，坡面模擬月壤圓錐貫入阻力隨深度變化的梯度為1.89 kPa/mm，波動誤差在10%以內(nèi)，從而確保了試驗(yàn)的重復(fù)一致性。

2.3 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)因素為坡面坡度和模型車前進(jìn)速度，試驗(yàn)指標(biāo)為車輪沉陷量和滑轉(zhuǎn)率。試驗(yàn)中，車輪沉陷量和滑轉(zhuǎn)率通過激光非接觸測量裝置獲取[23-24]。

(1)月海、高地和撞擊坑外側(cè)地區(qū)大部分坡度在0°～23°之間。在使得月球車安全行駛前提下，能有較大范圍內(nèi)完成巡視勘查的科學(xué)探測，因此，本文最大坡度選擇為25°，分等間距的5水平，間隔為5°。

表3 試驗(yàn)因素水平

3 結(jié)果分析

3.1 滑轉(zhuǎn)率

圖3為月球車各車輪滑轉(zhuǎn)率隨速度和坡度的變化規(guī)律，其中，前輪和中間輪的滑轉(zhuǎn)率隨試驗(yàn)因素變化趨勢總體趨于一致，滑轉(zhuǎn)率最大值均達(dá)到80%，而后輪僅為60%左右。

由圖3可知，各車輪滑轉(zhuǎn)率隨著坡度增加而增加。隨著坡度等水平依次增加，滑轉(zhuǎn)率平均增加率分別為99.9%(前輪)、111.2%(中間輪)和79.6%(后輪)。坡度從15°增至20°時，前輪和中間輪滑轉(zhuǎn)率變化最為明顯，相對增加率分別達(dá)到225.8%和250.1%，分析是由于輪上法向載荷急劇減小所導(dǎo)致。當(dāng)坡度β大于20°時，由于經(jīng)過前輪和中間輪兩次挖掘和壓實(shí)作用使得模擬月壤密實(shí)度明顯增加，后輪滑轉(zhuǎn)率均較前輪和中間輪的小。

當(dāng)坡度β小于15°時，滑轉(zhuǎn)率隨速度增加而減小，平均減小率分別為13.8%(前輪)、17.2%(中間輪)和18.1%(后輪)；當(dāng)坡度β為20°時，滑轉(zhuǎn)率隨著速度增加先減小后增加，當(dāng)坡度β為25°時，隨著速度的增加，滑轉(zhuǎn)率呈現(xiàn)增加趨勢，最大增加率為10.2%。出現(xiàn)上述規(guī)律，分析是由于坡度較小時，速度對滑轉(zhuǎn)率影響較坡度的大，當(dāng)坡度超過20°后，坡度對滑轉(zhuǎn)率的影響逐漸超過速度因素的影響。

以上分析可知，滑轉(zhuǎn)率隨坡度的增加而增加，隨速度增加而減小，且前者對滑轉(zhuǎn)率的影響明顯較后者的大。隨著坡度的增加，車輪掛鉤牽引力增加、輪上法向載荷減小，當(dāng)坡度超過20°后月球車滑轉(zhuǎn)率急劇增加，通過性變差。

3.2 沉陷量

圖4為不同坡度和速度條件下沉陷量的變化規(guī)律。隨著坡度增加，各車輪沉陷量總體呈增加趨勢，不同坡度區(qū)間的沉陷量變化率如表4所示，增加率平均值分別為43.8%(前輪)、47.1%(中間輪)和27.6%(后輪)。

圖4 不同坡度和速度條件下沉陷量的變化規(guī)律Fig.4 Variation curves of sinkage versus slope and velocity

%

由圖4a、4b可知，月球車前輪和中間輪沉陷量均隨坡度增加而增加，且二者變化趨勢基本保持一致，最大值分別為33.1 mm和33.9 mm。由圖4c可知，后輪沉陷量隨著坡度增加總體呈現(xiàn)增加趨勢，但在坡度區(qū)間為15°～20°時，沉陷量隨坡度增加而減小，分析是由于前輪和中間輪的掘土作用使得后輪前方模擬月壤基準(zhǔn)面上升所導(dǎo)致。當(dāng)坡度達(dá)到25°后，車輪掛鉤牽引力增加，輪上法向載荷減小，導(dǎo)致滑轉(zhuǎn)率急劇增加，車輪大部分能量消耗于挖掘土壤，導(dǎo)致沉陷量增大，且車輪后方土壤逐漸堆積產(chǎn)生壅土現(xiàn)象(圖5)，車輪通過性變差。

圖5 25°坡條件下車輪壅土現(xiàn)象Fig.5 Soil hilling phenomenon under 25° slope condition

隨著速度的增加，沉陷量相對變化率范圍為-12.5%～10.7%，因此速度對沉陷量的影響明顯較坡度的小。沉陷量隨速度增加所呈現(xiàn)出的規(guī)律與坡度相關(guān)：當(dāng)坡度小于15°時，沉陷量隨速度增加而減??；當(dāng)坡度為20°時，沉陷量隨著速度增加先減小后增加；當(dāng)坡度為25°時，沉陷量隨速度增加而增加。上述變化規(guī)律，分析可能是由于當(dāng)坡度較小時，速度越大，輪壤接觸時間減少，土壤未得到充分變形，使得車輪沉陷量減小；當(dāng)坡度達(dá)到20°時，速度越大，對模擬月壤的沖擊擾動越大，甚至出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，沉陷量相應(yīng)增加。

綜上所述，相同試驗(yàn)條件下，月球車前輪、中間輪和后輪的滑轉(zhuǎn)率和沉陷量依次減小。各車輪滑轉(zhuǎn)率均隨坡度的增加而增加，隨速度的增加則總體呈現(xiàn)先減小后增加趨勢，且坡度的影響明顯較速度的大。

3.3 通過性能

圖6 月球車牽引通過性能Fig.6 Lunar rover’s traction trafficability

月球車牽引通過性能指標(biāo)包括驅(qū)動扭矩、掛鉤牽引力和牽引系數(shù)，如圖6所示，月球車驅(qū)動扭矩和掛鉤牽引力最大值分別為3.6 N·m和10.5 N。由圖6a可知，驅(qū)動扭矩隨滑轉(zhuǎn)率增加總體呈現(xiàn)增加趨勢，在滑轉(zhuǎn)率約25%～60%范圍內(nèi)增加較為緩慢，平均增加率為2.2%；當(dāng)滑轉(zhuǎn)率超過60%以后，驅(qū)動扭矩增加明顯，分析是由于較大的車輪沉陷量是使得壅土現(xiàn)象逐漸明顯，月球車行駛阻力增大，導(dǎo)致驅(qū)動扭矩急劇增加。由圖6b可知，掛鉤牽引力隨滑轉(zhuǎn)率增加而增加。當(dāng)滑轉(zhuǎn)率達(dá)30%時，其增加率為230.6%；當(dāng)滑轉(zhuǎn)率超過40%以后，掛鉤牽引力隨滑轉(zhuǎn)率的增加逐漸平緩，增加率約為18.4%。

由圖6c可知，牽引系數(shù)隨著滑轉(zhuǎn)率的增加呈現(xiàn)先增加后減小趨勢，其最大值為0.18，對應(yīng)滑轉(zhuǎn)率為21.6%。當(dāng)牽引系數(shù)達(dá)到最大值后，牽引系數(shù)隨滑轉(zhuǎn)率增加而急劇減小；當(dāng)滑轉(zhuǎn)率達(dá)到60%時，牽引系數(shù)低于0.08，此時大多數(shù)的能量消耗于車輪的刨土，月球車巡視坡度在20°以內(nèi)較為合理。

綜上所述，坡度為20°時，前輪和中間輪的滑轉(zhuǎn)率達(dá)到65%，坡面模擬月壤在車輪擾動下出現(xiàn)壅土現(xiàn)象，此時月球車的通過性較差，月球車可能進(jìn)入危險工況；當(dāng)坡度達(dá)25°時，前輪和中間輪沉陷量約為30 mm，滑轉(zhuǎn)率接近90%，牽引系數(shù)低于0.1，此時月球車絕大部分能量消耗于車輪刨土，達(dá)到極限工況。考慮到能量消耗以及安全的通過性能，月球車巡視坡度在20°以內(nèi)較為合理。

4 結(jié)論

(1)基于相似理論的量綱分析，分別以土壤內(nèi)聚力和密度不變?yōu)榧s束條件，推導(dǎo)了輪壤系統(tǒng)參數(shù)比例尺計(jì)算公式，基于此設(shè)計(jì)了1/2比例月球模型樣車。

(2)沉陷量隨著坡度的增加總體呈現(xiàn)增加趨勢，平均增加率分別為43.8%(前輪)、47.1%(中間輪)和27.6%(后輪)。沉陷量隨著速度的增加總體呈現(xiàn)先減少后增加趨勢，相對變化率范圍為-12.5%～10.7%。

(3)驅(qū)動扭矩和掛鉤牽引力隨著滑轉(zhuǎn)率增加總體呈現(xiàn)增加趨勢，最大值分別為3.6 N·m和10.5 N；牽引系數(shù)在滑轉(zhuǎn)率為21.6%時達(dá)到最大值0.18，當(dāng)滑轉(zhuǎn)率達(dá)到60%時，牽引系數(shù)低于0.08，此時月球車大多數(shù)的能量消耗于車輪的刨土，坡面通過性較差。

(4)當(dāng)滑轉(zhuǎn)率超過約65%時，月球車輪沉陷量和滑轉(zhuǎn)率出現(xiàn)進(jìn)一步增加趨勢，進(jìn)入危險工況。因此，考慮到能量消耗以及安全的通過性能，月球車巡視坡度在20°以內(nèi)較為合理。

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Experiment on Lunar Rover’s Trafficability on Slope Terrain Based on Similarity Theory

WANG Ying1HUANG Han1LI Jianqiao1CHEN Baichao2ZOU Meng1

(1.KeyLaboratoryofBionicEngineering,MinistryofEducation,JilinUniversity,Changchun130025,China2.ChinaAcademyofSpaceTechnology,Beijing100194,China)

Dimensional analysis on parameters of wheel-soil interaction system was performed, and the parameters’ scales were also acquired when the density and cohesion of simulant regolith were kept consistent, respectively. The lightweight model method was adopted to eliminate the influence of low gravity environment, and a 1/2 scale lunar rover model was designed. The slope angle and wheel velocity were taken as the experimental factors, the wheel sinkage and slip ratio were taken as the experimental index, test on lunar rover’s slope trafficability was carried out, and the experimental factors’ influences on the wheel sinkage and slip ratio were analyzed. Variation laws of the driving torque, drawbar pull and traction coefficient with the slip ratio under different slope conditions were analyzed. Results indicated that the influence of slope angle on trafficability was more obvious than that of wheel velocity. With the increase of slip ratio, the driving torque and drawbar pull presented increasing trend, and the maximum values of the driving torque and drawbar pull were up to 3.6 N·m and 10.5 N, respectively. The traction coefficient was increased first and then decreased with the increase of slip ratio, and it was up to its maximum value of 0.18 when the slip ratio was 21.6%. In order to ensure that the lunar rover had safe and reliable trafficability, the exploring slope angle within 20° was reasonable. The research result would provide a reference for the evaluation of lunar rover’s slope trafficability under low gravity environment.

vehicles; wheels; similarity theory; lunar rover; slope terrain; trafficability

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.04.054

2016-07-29

2016-10-04

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51375199)

王穎(1982—)，女，博士生，主要從事地面機(jī)械仿生技術(shù)研究，E-mail： wang_ying13@mails.jlu.edu.cn

李建橋(1953—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事地面機(jī)器系統(tǒng)及其仿生研究，E-mail： jqli@jlu.edu.cn

V474.3

A

1000-1298(2017)04-0406-07