农业机械学报

作者：毕松，韩奕非

单位：北方工业大学,北方工业大学,

关键词：果园机器人;滑动转向;轮胎动力学模型;垂直载荷;动力学仿真

基金：国家重点研发计划项目(2018YFC1602701)、北方工业大学1138工程项目(110051360022XN108)和北京市大学生创新创业计划项目

受果园路面起伏及轮胎附着能力变化影响，滑动转向轮式机器人轮胎的垂直载荷及侧向力参数变化大且难以实时估计，针对现有滑动转向控制器设计时对轮胎动力学参数进行简化，从而导致机器人姿态控制稳定性低的问题，本文提出了非铺装路面滑动转向轮式机器人轮胎垂直载荷实时估计方法和轮胎驱动力实时估计及优化分配算法。首先，提出了适用于滑动转向过程静力学计算的理想平面以及基于该平面的四轮垂直载荷估计方法；其次，提出了基于Fiala轮胎动力学模型的小侧偏角侧向力估计方法；再次，建立了滑动转向轮式机器人坡道稳态动力学方程和轮胎实时驱动力估计方法；最后，基于轮胎利用率构造轮胎驱动力最优实时分配模型。为验证本文方法，建立了基于ADAMS的滑动转向轮式机器人动力学模型进行对比验证，并且对垂直载荷以及侧向力估计方法搭建了检测装置进行实际验证。实际验证结果表明，轮胎垂直载荷实时估计方法准确率为95%以上，侧向力实时估计方法准确率为85%以上，基于轮胎垂直载荷以及侧向力的轮胎驱动力优化方法使轮胎利用率从96.25%降低至93.75%，提高了轮胎附着裕量和姿态控制稳定性。

来源：2023年第8期

《农业机械学报》期刊编辑部

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