刘柄辰，宋其江，凌志成，季 鹏

（东北林业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

0 引言

爬楼车是一种具有一定实用意义的家用载物车，可适应楼梯和平地两种地形。目前，各国关于爬楼车的研究已有数百年的历史。在众多设计方案中，较为有代表意义的主要有以下几种： 履带式、行星轮式、步进式、仿人式等[1～4]。其中，尤以行星轮式爬楼车结构简便，易于控制，是目前众多方案中较为理想的。然而，在目前对行星轮全控式爬楼车的研究中，并未提出切实有效的对缓解冲击力的方法。同时，现方案中对爬楼车重心调节方式多靠机械调节，可靠性有待加强[5～7]。因此，本文设计了一种增加了缓冲轮的全控式爬楼车，并给出了一种通过程序控制实现自动化重心调节的方案。经理论分析和等效模型试验验证，该方案较为可靠。

1 行星式爬楼车越障原理分析

目前，行星式爬楼车主要有“半控式”和“全控式”两种。“半控式”爬楼车的爬楼能力主要取决于地面所能提供的摩擦力；而“全控式”爬楼车的爬楼能力则取决于爬楼车自身的几何参数。以下给出两种爬楼车爬楼原理的分析。

1.1 “半控式” 行星轮爬楼车越障原理分析

由于爬楼车在爬楼过程中速度较低，因此可以用静力学知识对爬楼过程中的受力情况进行分析[8]。建立如下行星轮越障力学模型：F1、F2为电机提供给行星轮1、2的驱动力；N1、N2为地面提供给行星轮1、2 的支持力；Ff2为行星轮2 受到地面的摩擦阻力；整车重心距行星轮距离为L；……