2024-10-242024-10-24https://hdl.handle.net/11420/49875Anders als bei der Fahrzeugmobilität auf der Straße bildet die Interaktion zwischen Rädern und Boden einen Eckpfeiler, der die Leistung und Sicherheit von Geländefahrzeugen maßgeblich beeinflusst. Von Baustellen und landwirtschaftlichen Feldern bis hin zu Offroad-Strecken und außerirdischen Landschaften: Die Dynamik der Boden-Rad-Interaktion beeinflusst die Traktion, Manövrierfähigkeit, Energieeffizienz und Gesamtstabilität des Fahrzeugs. Die Bewegung der Räder auf lockerem, körnigem Boden ist aufgrund des unterschiedlichen Schlupfverhaltens der Räder anders als bei Straßenfahrzeugen. Aus diesem Grund sind herkömmliche kinematikbasierte Lenkmodelle für Straßenfahrzeuge nicht auf Geländefahrzeuge anwendbar, insbesondere wenn sie sich über lockeren Boden bewegen. Ferngesteuerte Fahrzeuge (ROVs) erweitern die Dimensionen der Boden-Rad-Interaktion weiter. ROVs sind wichtige Werkzeuge für die Erkundung gefährlicher, unzugänglicher oder außerirdischer Umgebungen. Diese Fahrzeuge werden oft aus der Ferne betrieben und ermöglichen so die Erkundung und Datenerfassung an Orten, an denen der direkte Zugang für den Menschen schwierig oder gefährlich ist. Im Kontext der Boden-Rad-Interaktion erhält die Herausforderung, die Traktion aufrechtzuerhalten, Schlupf zu verhindern und Stabilität zu gewährleisten, eine neue Dimension, wenn ROVs zum Manövrieren unter extremen Bedingungen wie abschüssigem Gelände eingesetzt werden oder unter Wasser. In solchen Fällen spielen Steuerungsstrategien eine entscheidende Rolle bei der Optimierung des Fahrzeugs Verhalten als Reaktion auf die dynamische Boden-Rad-Interaktion. Durch Echtzeiterfassung, Datenverarbeitung und Betätigung können Steuerungssysteme Parameter wie Drehmomentverteilung und Lenkung anpassen Winkel und Bremsen, um Schlupf zu mildern, die Traktion zu verbessern und ein Umkippen zu verhindern. Die Kernidee dieses Forschungsvorhabens besteht darin, ein numerisches Modell zu entwickeln, das die genaue Kinematik eines Rovers, der auf losem Sand fährt, simuliert und Erkenntnisse über das lose Rad gewinnt Sandinteraktionen, um eine heuristisch-basierte Traktionskontrollstrategie (TCS) zu entwickeln. Die erfolgreiche Implementierung dieses TCS im numerischen Modell kann zur Verbesserung der Fähigkeiten von ROVs unter extremen Bedingungen beitragen, ohne dass sehr teure physische Prototypen erforderlich sind.Unlike in on-road vehicular mobility, the interaction between wheels and soil forms a cornerstone that profoundly influences performance and safety in off-road vehicles. From construction sites and agricultural fields to off-road trails and extraterrestrial landscapes, the dynamics of soil-wheel interaction influence the traction, manoeuvrability, energy efficiency, and overall stability of the vehicle. The motion of the wheels on loose granular soil is dissimilar to that of on-road vehicles because of the different wheel slip/skid behaviours. This is the reasonwhy conventional kinematics-based steering models for on-road vehicles are not applicable in off-road vehicles, especially when moving over loose soil. Remote Operated Vehicles (ROVs) further expand the dimensions of soil-wheel interaction. ROVs are vital tools for exploring hazardous, inaccessible, or extraterrestrial environments. These vehicles are often operated from a distance, enabling exploration and data collection in places that are difficult or dangerous for humans to access directly. In the context of soil-wheel interaction, the challenge of maintaining traction, preventing slippage, and ensuring stability takes on a new dimension when ROVs are deployed to manoeuvre through extreme conditions like sloping terrain or underwater. In such cases, Control Strategies play a pivotal role in the optimization of vehicle behaviour in response to the dynamic soil-wheel interaction. Through real-time sensing, data processing, and actuation, control systems can adjust parameters like torque distribution, steering angles, and braking to mitigate slippage, enhance traction, and prevent overturning. The core idea of this research proposal is to develop a numerical model that simulates the accurate kinematics of a rover traversing on loose sand and to gain knowledge on the wheel-loose sand interactions so as to develop a heuristic-based traction control strategy (TCS). Successful implementation of this TCS in the numerical model can contribute to the advancement of capabilities of ROVs in extreme conditions, without the requirement of very expensive physical prototypes.