Experimental investigation of lunar prototype wheel traction performance on deformable terrain

Travelling long distances with maximum reliability are necessary requirements for future lunar rover missions. Rovers' mobility performance highly depends on wheel type and the mechanical properties of the terrain on which it is rolling. On the lunar surface, the terrain is primarily composed of very fine grained abrasive particles called regolith. Traditional pneumatic rubber wheels are not a viable option for planetary rovers, due to the unknown properties of rubber over a long term exposure to radiation, and the chances of failure in the near vacuum environment. Therefore, non-pneumatic non-rubber compliant wheels have been recognized as a best possible option for planetary exploration rovers.The present research thesis focuses on testing procedures and data analysis of different prototype wheels, rolling on dry sand, by considering several wheel-soil performance parameters including traction, slope climbing ability, rolling resistance, and power consumption. Results from these experiments demonstrate some of the main wheel properties that can affect wheel performance at low speed conditions and provide preliminary data for validation of wheel-terrain model simulation performed within the McGill University research group. The tested wheels were designed and tested at McGill University, Montreal, Canada, as part of a partnership program between the Canadian Space Agency, Neptec Design Group and a number of associated organizations.Traverser des longues distances avec un maximum de fiabilité sont des conditions nécessaires pour les futures missions des véhicules d'exploration lunaire. La mobilité des "rovers" d'exploration planétaire dépend extrêmement du type de roue et des propriétés mécaniques du terrain sur lequel elle roule. Sur la surface lunaire, le terrain est principalement composé des grains abrasives très fins, appelé "regolith". Les roues pneumatiques traditionnelles ne sont pas une option viable pour les "rovers" d'exploration planétaire, en raison des propriétés inconnues de caoutchouc sur une exposition à long terme au rayonnement, et les hasards d'échec dans le vide. Ce projet de recherche se concentre sur les procédures d'essai et d'analyse des données des différentes roues prototypes roulant sur un terrain déformable, en mesurant plusieurs paramètres de performance y compris la traction, la capacité de monter des pentes, la consommation de pouvoir et la résistance au mouvement de roue sur le sable sec. Les résultats de ces expériences démontrent certaines propriétés de roue qui peuvent affecter la performance de roue roulant à basse vitesse sur le sable sec et fournissent des données préliminaires pour la validation des simulations de modèles de roue sur terrain déformable qui ont été faites parmi le groupe de recherche à l'université McGill Montréal, Canada. Les roues prototypes ont été conçues et testées à l'université McGill, dans le cadre d'un programme de partenariat entre l'Agence Spatiale Canadienne, Neptec Design Group et un nombre d'organisations associées