[发明专利]一种评估履带机器人海床行走能力的力学触探仪及方法

权利要求书

1.一种用于评估履带机器人海床行走能力的方法，其特征在于，包括：按照以下步骤执行：

S1，将控制器的输出端与动态加载装置的输入端相连，并将所述动态加载装置与履齿环触探装置相连；将数据采集装置的输入端与所述履齿环触探装置相连，将数据采集装置的输出端与终端的输入端相连，组装完成后进行力学触探；

S2，在所述控制器的控制下使所述动态加载装置以设定速度带动所述履齿环触探装置贯入软弱土中，此过程所述履齿环触探装置受到阻力并将阻力信号经所述数据采集装置转换成数据信号输出至所述终端，所述终端根据反馈的数据信号实时绘制出软弱土的沉陷曲线；

S3,当所述履齿环触探装置贯入至软弱土中的设定深度处，所述动态加载装置在所述控制器的控制下以设定扭转速度带动所述履齿环触探装置扭转以剪切软弱土，此过程所述履齿环触探装置受到扭转剪切力并将扭转剪切力信号经所述数据采集装置转换成数据信号输出所述终端，所述终端根据反馈的数据信号实时绘制出软弱土的剪切曲线；

在S3之后还包括：

S4，基于S2得到的数据信号和绘制出软弱土的沉陷曲线，以及S3得的数据信号和绘制出软弱土的剪切曲线，经处理分析后获得软弱土的压强-沉陷曲线以及剪应力-剪位移曲线，以此用于对履带机器人履带的行驶阻力、驱动力和滑转率行走性能指标的分析，根据分析结果评估软弱土中履带机器人床面行走能力；

所述S4，以此用于对履带机器人履带的行驶阻力、驱动力和滑转率行走性能指标的分析，其中，

基于压强-沉陷量公式对履带机器人行走时履带的行驶阻力进行分析：

式中,p为压强；k_c为内聚变形模量；为内摩擦变形模量；b为履带板宽；n为变形指数；z为沉陷量；R_c为运动阻力；l为履带板接地长度；

所述S4，以此用于对履带机器人履带的行驶阻力、驱动力和滑转率行走性能指标的分析，其中，

基于运用于软弱土的Wong剪应力-剪位移关系式对履带的驱动力F进行分析，计算得出由履带剪切地面获得的最大驱动力：

式中，τ为剪切应力；τ_max为最大剪切应力；K_r为残余剪切应力τ_r与最大剪切应力τ_max比值；j为剪切位移；K_w为最大剪切应力τ_max出现时对应的剪切位移；F为履带驱动力；b为履带板宽；l为履带板接地长度。