[發明專利]一種評估履帶機器人海床行走能力的力學觸探儀及方法

有效

• 申請號: 202110544879.6
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113338253B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 廖晨聰;黃偉健;張璐璐
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02;E02D1/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

1.一種用于評估履帶機器人海床行走能力的方法，其特征在于，包括：按照以下步驟執行：

S1，將控制器的輸出端與動態加載裝置的輸入端相連，并將所述動態加載裝置與履齒環觸探裝置相連；將數據采集裝置的輸入端與所述履齒環觸探裝置相連，將數據采集裝置的輸出端與終端的輸入端相連，組裝完成后進行力學觸探；

S2，在所述控制器的控制下使所述動態加載裝置以設定速度帶動所述履齒環觸探裝置貫入軟弱土中，此過程所述履齒環觸探裝置受到阻力并將阻力信號經所述數據采集裝置轉換成數據信號輸出至所述終端，所述終端根據反饋的數據信號實時繪制出軟弱土的沉陷曲線；

S3,當所述履齒環觸探裝置貫入至軟弱土中的設定深度處，所述動態加載裝置在所述控制器的控制下以設定扭轉速度帶動所述履齒環觸探裝置扭轉以剪切軟弱土，此過程所述履齒環觸探裝置受到扭轉剪切力并將扭轉剪切力信號經所述數據采集裝置轉換成數據信號輸出所述終端，所述終端根據反饋的數據信號實時繪制出軟弱土的剪切曲線；

在S3之后還包括：

S4，基于S2得到的數據信號和繪制出軟弱土的沉陷曲線，以及S3得的數據信號和繪制出軟弱土的剪切曲線，經處理分析后獲得軟弱土的壓強-沉陷曲線以及剪應力-剪位移曲線，以此用于對履帶機器人履帶的行駛阻力、驅動力和滑轉率行走性能指標的分析，根據分析結果評估軟弱土中履帶機器人床面行走能力；

所述S4，以此用于對履帶機器人履帶的行駛阻力、驅動力和滑轉率行走性能指標的分析，其中，

基于壓強-沉陷量公式對履帶機器人行走時履帶的行駛阻力進行分析：

式中,p為壓強；k_c為內聚變形模量；為內摩擦變形模量；b為履帶板寬；n為變形指數；z為沉陷量；R_c為運動阻力；l為履帶板接地長度；

所述S4，以此用于對履帶機器人履帶的行駛阻力、驅動力和滑轉率行走性能指標的分析，其中，

基于運用于軟弱土的Wong剪應力-剪位移關系式對履帶的驅動力F進行分析，計算得出由履帶剪切地面獲得的最大驅動力：

式中，τ為剪切應力；τ_max為最大剪切應力；K_r為殘余剪切應力τ_r與最大剪切應力τ_max比值；j為剪切位移；K_w為最大剪切應力τ_max出現時對應的剪切位移；F為履帶驅動力；b為履帶板寬；l為履帶板接地長度。