一种风能发电的具有多种运动方式的球形探测器，包括：充气组件、气囊等；气囊两端均安装有外套，外套位于气囊内部，内套与外套配合使得气囊端部固定在外套和内套之间的间隙内；导向杆、丝杠、偏心轮轴两端均分别与基座固定，内套端部固定在基座上；导向杆、丝杠均穿过驱动块，驱动块在电机的驱动下沿着导向杆滑动；陀飞轮固定在偏心轮轴上，蓄电池套在偏心轮轴上；太阳能电池板分别安装在两基座的侧面；充气装置安装在基座上，照相系统固定在驱动块上。本发明专利技术具有极强的环境适应性，新的能源方式使其能源产生摆脱了时间、日照、风沙的限制，通过折叠结构设计最大限度的节约了在轨空间，多驱动、运动方式扩展了探测器功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种球形探测器。
技术介绍
以轮式、腿式、履带式等常见移动方式的探测器虽然具有越障能力强、稳定性高等特点，但都存在抗翻倒性差的缺陷，受到地形环境因素制约较大，在恶劣、复杂的地形环境中难以发挥作用；且由于其自身结构复杂，所占空间大，不易于一箭多器发射及群体协同进行深空探测。“anovelstrategyforanomnidirectionalsphericalrollingrobot”一文介绍的正四面体空间均布的轮幅内驱动球形探测器(JavadiAH，MojabiP，2002，InProc.IEEEInt.Conf.OnRoboticsandAutomation)、“Circular/sphericalrobotsforcrawlingandjumping”(YuutaSugiyama,AyumiShiotsu,etc，2005，Proceedingsofthe2005IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation)一文介绍的壳体可变形的圆形和球形机器人、麻省理工学院“Mobilityandpowerfeasibilityofamicrobotteamsystemforextraterrestrialcaveexploratio”(KesnerSB，PlanteJS，etc，2007，IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation)的具有跳跃和滚动运动的微型球形机器人系统、北京邮电大学的BYQ-Ⅰ、BYQ-Ⅱ、BYQ-Ⅲ、BYSQ-Ⅰ(“全方位机器人研究”、“一种新颖的球形运动机器人的研究”等学位论文)等均为内驱动球形机器人，可实现完全自主运动，但由于内驱动球形机器人行进速度低、受携带能源制约，活动范围有限，难以实现远距离环境探测。“NASA/JPLtumbleweedpolarrover”(IEEEAeroconference)一文介绍的充气式风力驱动球形机器人具有高速行进、大范围探测的能力；中国专利101249849A名称为一种风力驱动具有多种运动方式的环境探测球形机器人，兼具主动驱动与被动驱动能力，但二者都完全依赖于太阳能单元实现能源供给，当长期处于无日照或日照时间过短的环境时，将严重影响系统工作。“LowCostMarsSurfaceexploration:TheMarsTumbleweed”(NASA/TM-2003-212411)提到的WindSpheres蒲公英探测器实现信标作用，但无法携带载荷实现环境探测等功能。综上所述，现有环境探测器存在能源种类单一、携带能源受限、抗翻倒性差和空间资源占用大等不同方面的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本专利技术提出了一种风能发电的具有多种运动方式的球形探测器，实现风能供电、行进速度快、内外驱动兼备、并具有多种运动方式，具有极强的环境适应性，新的能源方式使其能源产生摆脱了时间、日照、风沙的限制，通过折叠结构设计最大限度的节约了在轨空间，多驱动、运动方式扩展了探测器功能。本专利技术所采用的技术方案是：一种风能发电的具有多种运动方式的球形探测器，包括：充气组件、发电装置、偏心轮轴、照相系统、陀飞轮、蓄电池、第一轴承、基座、外套、内套、密封内外圈、电机、丝杠、驱动块、导向杆、第二轴承、太阳能电池板、气囊；气囊两端均安装有外套，外套位于气囊内部，内套嵌入外套内，内套与外套配合使得气囊端部固定在外套和内套之间的间隙内，用于密封气囊的密封内外圈安装在外套和内套之间；导向杆两端分别与基座固定，导向杆位于两基座之间；基座固定安装在内套端部，位于气囊内部；丝杠一端通过第二轴承安装在基座上，另一端连接电机，电机固定在另一个基座上；导向杆、丝杠均穿过驱动块，驱动块在电机的驱动下沿着导向杆滑动；偏心轮轴一端通过第一轴承固定到基座上，另一端连接发电装置，发电装置安装到另一个基座上；陀飞轮固定在偏心轮轴上，蓄电池套在偏心轮轴上；太阳能电池板分别安装在两基座的侧面；充气装置安装在基座上；照相系统固定在驱动块上。所述外套为圆筒形结构，一端有用于支撑气囊向外的翻边结构，内壁有用于安装密封内外圈的密封槽。所述内套为一端开口的圆柱形壳体，外壁有用于安装密封内外圈的密封槽，与外套上密封槽位置对应。所述陀飞轮为一体结构，包括两部分，一部分为长方形块，其上开有通孔，偏心轮轴从通孔穿过，另一部分为扇形的摆轮；陀飞轮固定在偏心轮轴中部。所述蓄电池有两组，位于陀飞轮两侧。所述相机系统包括2台或4台相机，对称安装在驱动块上。所述太阳能电池板有8个，分别固定在两基座的侧边上。所述气囊外直径为600mm。所述陀飞轮的厚度为15mm，扇形摆轮的半径为16mm，陀飞轮重心距固连点的距离为23mm。所述偏心轮轴和导向杆的轴线间距为57mm。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术利用风动能作为新的能源选择。利用陀飞轮实现风动能，在被动驱动工作模式下，可通过陀飞轮和陀飞轮轴绕陀飞轮轴轴线转动，产生转动力矩，发电装置将动能转化为电能储存。从而实现风到势能、势能再到电能的转化，作为现有太阳能供电以外的新能源选择。该能源方式也使得探测器能源的产生摆脱了时间、日照、风沙的限制。(2)本专利技术具有高收纳比结构。采用充气可展开结构，压紧收拢时呈长方体，充气可展开，其完全展开态(球形)与收拢态(长方体)具有高收纳比，大大地提高了发射空间的利用，为实现“一星多器、多器协同”的发射策略奠定基础。(3)本专利技术具有7×24小时全天候探测能力。白天可实现地形探测与图像获取等功能，夜晚也可完成地形探测功能，具备全天候工作能力。同时，2种工作模式(主动驱动与风力驱动)、根据不同地形环境可选择滚动、弹跳、悬浮等多种运动方式，使其在行星表面时具有地形探测、图像获取等功能，在被行星季风卷起后，具备探测行星大气动力学与大气结构的能力；可保证强季风、沙尘等恶劣天气对球形探测器工作均无影响，反而可提高其探测距离。附图说明图1为本专利技术球形探测器的组成分解图；图2为本专利技术球形探测器完全收拢状态示意图；图3为本专利技术球形探测器半展开状态；图4为本专利技术球形探测器完全展开状态；图5为本专利技术端部局部装配图；图6为本专利技术局部装配图图；图7为本专利技术陀飞轮示意图。具体实施方式如图1所示，将多种运动方式进行综合，是实现扩展运动范围、提高其自适应力的重要途径。为了解决以往探测器在携带能源受限、抗翻倒性差和空间资源占用大等多方面的问题，本专利技术提出了一种风能发电的具有多种运动方式的球形探测器。对于风力装置，除环境因素外，作用在该装置上的风力与其形状和主要尺寸有关。本专利技术在风力驱动的同时，利用风能进行发电，可作为现有环境探测器的有力补充。如图1所示，是本专利技术的系统组成分解图，如图2所示，是本专利技术完全收拢状态，如图3所示，是本专利技术半展开状态，如图4所示，是本专利技术完全展开状态。整个球形探测器的组成及各个部件说明图如图1所示。一种风能发电的具有多种运动方式的球形探测器，包括：充气组件1(如图5所示，由阀门19和气瓶20组成)、发电装置2、偏心轮轴3、照相系统4、陀飞轮5、蓄电池(兼顾配重)6、第一轴承7、基座8、外套9、内套10本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风能发电的具有多种运动方式的球形探测器，其特征在于，包括：充气组件(1)、发电装置(2)、偏心轮轴(3)、照相系统(4)、陀飞轮(5)、蓄电池(6)、第一轴承(7)、基座(8)、外套(9)、内套(10)、密封内外圈(11)、电机(12)、丝杠(13)、驱动块(14)、导向杆(15)、第二轴承(16)、太阳能电池板(17)、气囊(18)；气囊(18)两端均安装有外套(9)，外套(9)位于气囊(18)内部，内套(10)嵌入外套(9)内，内套(10)与外套(9)配合使得气囊(18)端部固定在外套(9)和内套(10)之间的间隙内，用于密封气囊(18)的密封内外圈(11)安装在外套(9)和内套(10)之间；导向杆(15)两端分别与基座(8)固定，导向杆(15)位于两基座(8)之间；基座(8)固定安装在内套(10)端部，位于气囊(18)内部；丝杠(13)一端通过第二轴承(16)安装在基座(8)上，另一端连接电机(12)，电机(12)固定在另一个基座(8)上；导向杆(15)、丝杠(13)均穿过驱动块(14)，驱动块(14)在电机(12)的驱动下沿着导向杆(15)滑动；偏心轮轴(3)一端通过第一轴承(7)固定到基座(8)上，另一端连接发电装置(2)，发电装置(2)安装到另一个基座(8)上；陀飞轮(5)固定在偏心轮轴(3)上，蓄电池(6)套在偏心轮轴(3)上；太阳能电池板(17)分别安装在两基座(8)的侧面；充气装置(1)安装在基座(8)上；照相系统(4)固定在驱动块(14)上。...
【技术特征摘要】
1.一种风能发电的具有多种运动方式的球形探测器，其特征在于，包括：充气组件(1)、发电装置(2)、偏心轮轴(3)、照相系统(4)、陀飞轮(5)、蓄电池(6)、第一轴承(7)、基座(8)、外套(9)、内套(10)、密封内外圈(11)、电机(12)、丝杠(13)、驱动块(14)、导向杆(15)、第二轴承(16)、太阳能电池板(17)、气囊(18)；气囊(18)两端均安装有外套(9)，外套(9)位于气囊(18)内部，内套(10)嵌入外套(9)内，内套(10)与外套(9)配合使得气囊(18)端部固定在外套(9)和内套(10)之间的间隙内，用于密封气囊(18)的密封内外圈(11)安装在外套(9)和内套(10)之间；导向杆(15)两端分别与基座(8)固定，导向杆(15)位于两基座(8)之间；基座(8)固定安装在内套(10)端部，位于气囊(18)内部；丝杠(13)一端通过第二轴承(16)安装在基座(8)上，另一端连接电机(12)，电机(12)固定在另一个基座(8)上；导向杆(15)、丝杠(13)均穿过驱动块(14)，驱动块(14)在电机(12)的驱动下沿着导向杆(15)滑动；偏心轮轴(3)一端通过第一轴承(7)固定到基座(8)上，另一端连接发电装置(2)，发电装置(2)安装到另一个基座(8)上；陀飞轮(5)固定在偏心轮轴(3)上，蓄电池(6)套在偏心轮轴(3)上；太阳能电池板(17)分别安装在两基座(8)的侧面；充气装置(1)安装在基座(8)上；照相系统(4)固定在驱动块(14)上。2.根据权利要求1所述的一种风能发电的具有多种运动方式的球形探测器，其特征在于：所述外套(9)为圆筒形结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊笑，高冀，黄宇飞，王文龙，邓润然，韩庆龙，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11
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