常见履带式与轮式式平台的转向方式

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：图4.1轮式平台通过转向轮的转动来控制转向的转向方式图4.2阿克曼转向第二种方式是通过改变两侧车轮的速度来形成转速差，利用不同的转速差实现不同半径的转向。图4.5履带平台的可弯曲履带转向

轮式平台的转向从原理上可以分为两种方式。

第一种方式是通过转向轮的转动来控制转向，如图4.1所示，其共有三种方式，分别为前轮转向、后轮转向、前后轮转向，其原理均为通过控制平台的轮子相对车身偏转一个角度来实现转向。这种控制方式中的典型是阿克曼（Ackermann）转向，如图4.2所示，即通过设计轮式平台的转向机构，使其符合阿克曼转向原理，就可以实现无侧滑转向来保证车轮做纯滚动，从而起到减少行驶阻力和轮胎磨损的作用。

图4.1　轮式平台通过转向轮的转动来控制转向的转向方式

图4.2　阿克曼转向

第二种方式是通过改变两侧车轮的速度来形成转速差，利用不同的转速差实现不同半径的转向。这种方式被称为差速转向或滑动转向。差速转向与转向轮转向的本质区别是，差速转向的两侧车轮独立驱动，即两侧车轮车速可以不同，且不需要专门的转向机构。

常见的履带式平台的转向方式则包括滑动转向、铰接式转向、可弯曲履带转向，其中，滑动转向与轮式平台滑动转向类似，事实上，轮式平台的滑动转向是Weiss从履带滑动转向推广至轮式平台的[76]。其原理如图4.3所示。

在履带平台的滑动转向中，外侧履带的推力增大，内侧履带的推力减小，以此来生成与由于履带和地面相对滑动而产生的转动阻力和转动阻力矩对抗的扭矩。通常情况下，由于转动阻力矩很大，相对于直线行驶，转向过程明显需要更多的能量。因此，在转向过程中内侧履带通常需要进行制动操作，这就导致向前的最大合推力减小，在疲软地面会引起平台制动。

铰接式转向又称扭腰式转向，如图4.4所示。采用铰接式转向方式的履带平台通常由两个或两个以上的单元组成，转向由一个单元绕另一个单元旋转完成，通常由一个转向节来实现规定的转向路径。在铰接式转向中，转向由两个单元中激活的转向关节发起，无须对两侧履带的推力进行调节。因此，在转向过程中，平台向前的合推力不会减小。由此可以得出结论，铰接式转向较滑动转向具有更好的机动性，尤其是在柔软路面上。

图4.3　履带平台的滑动转向

图4.4　履带平台的铰接式转向

可弯曲履带转向，如图4.5所示。这种转向方式需要履带具有特殊结构，履带的每个负重轮可以绕着某个轴，在纵向平面旋转一个角度，从而使下面的履带弯曲成特定的曲线。可弯曲履带转向的最大优势是需要的能量较滑动转向更少，但由于履带的横向弹性受限，导致这种转向方式的最小转向半径相当大。

综合上述三种转向方式，虽然后两种方式较滑动转向需要的能量少，但都需要平台或履带具有特殊的结构，因此滑动转向依旧是使用最为广泛的履带平台转向方式。

图4.5　履带平台的可弯曲履带转向

常见履带式与轮式式平台的转向方式

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