本發明涉及稀軟底質履帶實驗室試驗裝置，具體而言，尤其涉及一種稀軟底質履帶底盤實驗室測試系統及測試方法。

背景技術：

1、隨著水下和海洋裝備的作業裝備的開發，履帶式車輛具有操作簡單，作業能力強，承載力強等優點，廣泛應用于海底電纜鋪設、海底礦產資源開發和水下淤泥清理等領域。水下履帶作為行走的關鍵裝置，需準確的了解車輛水下的行駛性能，防止設備沉陷，打滑等情況的發生。

2、稀軟底質履帶試驗裝置是針對工程車輛在軟質地面或沼澤地等復雜環境下的行駛性能進行研究的試驗平臺。目前該領域存在一些關鍵技術問題，如何準確模擬復雜的底質環境、如何測量車輛的牽引性能和操縱穩定性等。本發明的測試系統通過鋪設不同底質，能夠實現對各種類型的軟質地面的模擬，同時配備先進的測量傳感器和視覺動作捕捉系統，可以全面評估車輛在復雜環境下的行駛性能。這項技術不僅可以有效指導工程車輛的設計和優化，還可以為工程施工、農業生產等領域提供寶貴的實驗數據支撐。

技術實現思路

1、根據上述提出的技術問題，而提供一種稀軟底質履帶底盤實驗室測試系統及測試方法。本發明主要通過鋪設模擬底質，并利用四軸系統開展模擬底質的土力學參數測量，確保了試驗土性質的相似性；利用布置的動作視覺捕捉系統，可對履帶的行走速度，加速度，運動軌跡等進行監測記錄；通過在牽引力測量裝置加載不同重量的砝碼，可得到不同負載下履帶裝置的行走性能；履帶試驗裝置采用可調整多參數結構設計，通過更換履帶、履齒，負載和履帶罩的情況，對履帶裝置的關鍵影響因素進行測試。

2、本發明采用的技術手段如下：

3、一種稀軟底質履帶底盤實驗室測試系統，包括：履帶試驗裝置、透明試驗槽以及安裝在透明試驗槽上的四軸移動測量平臺、牽引力測量裝置和視覺動作捕捉系統，所述視覺動作捕捉系統位于四軸移動測量平臺和牽引力測量裝置的上方，所述四軸移動測量平臺在透明試驗槽上進行移動，所述牽引力測量裝置布置在透明試驗槽的一側，所述透明試驗槽的內部放有模擬底質，所述履帶試驗裝置置于透明試驗槽內部的模擬底質上。

4、進一步地，所述透明試驗槽包括鋼結構框架、鋼化玻璃和底板，所述鋼結構框架安裝在底板上，所述鋼結構框架和底板組成試驗槽框架，所述鋼化玻璃布置在試驗槽框架的四周，所述模擬底質放置于試驗槽框架的內部。

5、進一步地，所述模擬底質上方具有上覆水。

6、進一步地，所述四軸移動測量平臺包括兩組x軸移動機構、y軸移動機構和z軸移動機構，所述兩組x軸移動機構安裝在透明試驗槽的鋼結構框架的頂部兩側，所述y軸移動機構連接在兩組x軸移動機構上，所述z軸移動機構連接在y軸移動機構上，所述z軸移動機構的下端與s軸機構連接處安裝有用于模擬底質測試的底質測量裝置，所述底質測量裝置為貫入阻力測量裝置或剪切強度測量裝置；

7、通過x軸移動機構實現y軸移動機構帶著z軸移動機構和底質測量裝置進行x方向的移動，通過y軸移動機構實現z軸移動機構帶著底質測量裝置進行y方向的移動，通過z軸移動機構實現底質測量裝置進行z方向的升降運動。

8、進一步地，所述x軸移動機構包括伺服電機、支架、驅動齒輪、導軌和齒條，所述支架安裝在鋼結構框架的頂部，所述導軌和齒條均安裝在支架上，所述伺服電機安裝在滑塊上，所述滑塊滑動連接在導軌上，所述伺服電機的輸出端與驅動齒輪相連，所述驅動齒輪與齒條嚙合連接；

9、所述y軸移動機構與x軸移動機構的結構相同，所述y軸移動機構的支架安裝在兩組x軸移動機構的滑塊上；

10、所述z軸移動機構包括z軸電機、聯軸器、z軸導軌、z軸滑塊、絲桿、絲桿螺母和安裝支架組成，所述z軸電機安裝在安裝支架的上方，所述z軸電機的輸出端通過聯軸器z軸與絲桿的一端相連，所述絲桿的另一端與安裝支架的下方轉動連接，所述絲桿螺母與絲桿滑動連接，所述z軸導軌安裝在安裝支架上且與z軸滑塊滑動連接，所述絲桿螺母和z軸滑塊均安裝于y軸移動機構的滑塊上，所述z軸移動機構沿z軸導軌可通過絲桿的旋轉進行上下運動；

11、所述s軸機構包括s軸電機、電機安裝板和6分力傳感器ⅰ，所述電機安裝板安裝在安裝支架的下方，所述s軸電機安裝在電機安裝板上，所述6分力傳感器ⅰ連接在s軸電機的輸出端。

12、進一步地，所述牽引力測量裝置包括支撐架、滑輪組、鋼絲繩、砝碼加載裝置和6分力傳感器ⅱ，所述支撐架安裝在透明試驗槽的鋼結構框架的一側頂部，所述滑輪組至少設有兩組，間隔安裝在支撐架上；所述鋼絲繩繞在兩組滑輪組上，所述鋼絲繩的兩側分別位于鋼結構框架的外部和內部，位于外部的鋼絲繩的下端與砝碼加載裝置連接，位于內部的鋼絲繩的端部用于與履帶試驗裝置相連，且位于內部的鋼絲繩上連接有6分力傳感器ⅱ。

13、進一步地，所述視覺動作捕捉系統包括多個攝像頭、攝像支架、動作捕捉標記點，所述攝像支架安裝在透明試驗槽的鋼結構框架的頂部，所述多個攝像頭布置在攝像支架的四周，所述動作捕捉標記點安裝于履帶試驗裝置上。

14、進一步地，所述履帶試驗裝置包括履帶架以及安裝在履帶架上的兩組驅動裝置和負載框，所述負載框位于驅動裝置的上方，所述兩組驅動裝置分布在兩側；

15、所述驅動裝置包括動力裝置、履帶罩、從動輪、支撐輪、托輪、鏈板、鏈條和驅動輪，所述動力裝置、從動輪、支撐輪、托輪和驅動輪均安裝在履帶架上，所述動力裝置的輸出端與驅動輪相連，所述鏈條的兩側與從動輪和驅動輪相連，所述支撐輪和托輪與鏈條的內側接觸連接，所述鏈板設有多個，周向分布于鏈條的外壁；所述履帶罩安裝在鏈板的外部。

16、進一步地，所述鋼結構框架的四周安裝有多個濁度傳感器。

17、本發明還提供了一種稀軟底質履帶底盤實驗室測試系統的測試方法，包括如下步驟：

18、步驟1、在透明試驗槽內部放置模擬底質，履帶試驗裝置經調試完成后至于試驗槽內，各傳感器完成校準工作；

19、步驟2、試驗前底質平整與測量：

20、試驗前，在四軸移動測量平臺的s軸機構下端通過連接桿安裝平整板，通過控制四軸移動測量平臺的運動，對模擬底質的表面進行平整；完成平整后，依次更換為貫入阻力測量裝置和剪切強度測量裝置，分別設置不同的坐標點，進行底質力學性質的測量；

21、步驟3、履帶模型牽引力測試：

22、底質鋪設完成后，開展履帶模型牽引力測試，其中試驗環境的模擬底質為有上覆水的環境，帶水環境額外增加水阻力對模型的運動影響，更接近于設備水下的運動場景；可開展試驗的變量包括不同底質條件下，履帶試驗裝置的不同負載大小及分布情況，履齒間距、履齒形狀，履齒材質和履齒高度對牽引力的影響；通過牽引力測量裝置添加不同砝碼重量，測得不同負載下的行駛速度、滑移率和轉彎特性；通過添加最大砝碼重量，得到履帶模型在測試工況下的最大牽引力；

23、步驟4、履帶模型運動性能：

24、通過視覺動作捕捉系統監測和記錄履帶模型的滑移率、轉彎半徑和壓陷深度，通過履帶模型測試過程中動作捕捉標記點的實時位置，速度和加速度信息，得到履帶試驗裝置的姿態、壓陷深度和行駛速度；通過設置兩側履帶的速度差，得到不同速度下轉彎半徑大小；其中滑移率為履帶理論行走速度-和實測行走速度差值與履帶理論行走速度的比值；

25、步驟5、環境擾動測試：

26、履帶試驗裝置在水環境下行走，履齒與模擬底質相互作用引起底質擾動，通過在試驗槽周邊布置多個濁度傳感器，通過濁度值的變化情況，監測履帶不同工況下引起的擾動情況。

27、較現有技術相比，本發明具有以下優點：

28、1、本發明通過鋪設模擬底質，并利用四軸系統開展模擬底質的土力學參數測量，確保了試驗土性質的相似性；利用布置的動作視覺捕捉系統，可對履帶的行走速度、加速度、運動軌跡等進行監測記錄；通過在牽引力測量裝置加載不同重量的砝碼，可得到不同負載下履帶裝置的行走性能；履帶試驗裝置采用可調整多參數結構設計，通過更換履帶、履齒、負載和履帶罩的情況，對履帶裝置的關鍵影響因素進行測試。

29、2、本發明的測試系統通過鋪設不同底質，能夠實現對各種類型的軟質地面的模擬，同時配備先進的測量傳感器和視覺動作捕捉系統，可以全面評估車輛在復雜環境下的行駛性能。這項技術不僅可以有效指導工程車輛的設計和優化，還可以為工程施工、農業生產等領域提供寶貴的實驗數據支撐。

30、基于上述理由本發明可在海底電纜鋪設、海底礦產資源開發和水下淤泥清理等領域廣泛推廣。