一种缓冲/行走一体化着陆器制造技术

本发明专利技术公开了一种缓冲/行走一体化着陆器，通过在着陆器侧壁安装的若干组缓冲行走一体化机构，每个缓冲行走一体化机构包括躯干连接板组件、机械腿组件、缓冲驱动一体化主减震器、缓冲驱动一体化辅助减震器、膝关节锁定装置和足垫。躯干连接板组件具有旋内/旋外自由度；机械腿组件具有髋关节外摆/内收和前屈/后伸、膝关节伸展/曲屈等自由度；主减震器组件，辅助减震器组件左、右实现机械腿组件和躯干连接板组件间的缓冲或驱动；通过膝关节锁定装置实现灵活运动。本发明专利技术弥补了目前可行走着陆器在运动灵活性和使用便利性等方面的不足，具备较强的运动过程中着陆器本体姿态控制能力和较强的越障能力。

【技术实现步骤摘要】
一种缓冲/行走一体化着陆器
本专利技术属于航空航天
中的缓冲机构
，具体指一种缓冲/行走一体化着陆器。
技术介绍
行星际探测不仅包括软着陆，也包括在外星体表面进行更深入的科学考察。随着这些探测活动的不断深入，对缓冲后的着陆器本体姿态与可探测的外星体表面范围提出了越来越高的要求。传统的行星际着陆器在着陆缓冲后即固定在着陆点，探测范围的扩展只能通过释放其所携带的巡视器等手段实现。因此，当出现着陆区域地形地貌凹凸不平、着陆后的姿态不理想或着陆器缓冲腿在外星体表面下陷等不利工况时，完成缓冲并固定在着陆点的着陆器将无法调整自身的位置和姿态，可能会影响到所搭载的科学仪器等有效载荷的工作状态，进而对后续探测任务的实施产生不利影响。此外，发展可返回的行星际探测器是必然趋势。其中，着陆器不仅要实现缓冲，还要充当上升器的发射平台，这要求着陆器具备在完成缓冲后进行姿态调节的能力。目前，在给行星际着陆器赋予姿态调整与行走功能的研究领域，国内已知的有上海宇航系统工程研究所提出的可行走月球软着陆机构（CN201510302516.6）和北京空间飞行器总体设计部提出的具有着陆缓冲功能的行走机器人（CN201510616864.0）。前者将主/辅助缓冲支柱的一端连接至可在（安装于着陆器侧壁上的）滑轨上滑动的滑块，并通过驱动滑块在滑轨上滑动的方式实现主/辅助缓冲支柱的运动；后者在主缓冲支柱内部集成基于开合螺母的丝杠传动机构实现着陆后对主缓冲支柱的驱动。然而，上述方案存在一些不足：以上两种方案都仅能驱动缓冲支柱进行展开与收拢动作，在调姿与行走时的运动灵活性一般；前者的缓冲支柱长度在缓冲后是未知且不定的，即缓冲对整机运动学特性产生的影响是无法预估的，而且，该方案中缓冲部件与驱动部件分离的设计，不太方便移植到其他着陆器上；后者仅有主支柱具备缓冲功能，辅助支柱为单一功能的丝杠螺母驱动器。此外，北京空航天大学也提出了一种可调姿月球软着陆器（CN201310253518.1），其中，着陆器本体被分解为上、下两个平台，并在上、下平台之间安装五组电动推杆构成并联机构。该方案可实现对安装有各类传感器等有效载荷的上平台的姿态控制，但无法实现在缓冲后移动着陆器的位置。综上，目前已知的具有调姿与行走功能的着陆器存在缓冲后整机运动学特性不定且不可控、运动灵活性不高、行走时的姿态控制能力与越障能力有限等不足，厄待改进。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不足，提出了一种缓冲/行走一体化着陆器，该着陆器是兼具姿态调整与行走功能的着陆缓冲机构，弥补了可行走着陆器在运动灵活性和使用便利性等方面的不足，具备较强的运动过程中着陆器本体姿态控制能力和较强的越障能力。本专利技术是这样实现的：一种缓冲/行走一体化着陆器，其中，着陆器本体侧壁均匀安装有若干组缓冲行走一体化机构；所述的缓冲行走一体化机构包括躯干连接板组件、机械腿组件、缓冲驱动一体化主减震器、对称安装于缓冲驱动一体化主减震器两侧的缓冲驱动一体化辅助减震器左和缓冲驱动一体化辅助减震器右、膝关节锁定装置、足垫；所述的机械腿组件包括推杆轴、推杆、髋关节连接件、大腿杆、辅助减震器连接件、膝关节轴、膝关节驱动器和小腿杆；所述的机械腿组件的推杆连接于躯干连接板组件的上端，推杆另一端与大腿杆连接；所述的大腿杆下端通过膝关节轴与小腿杆连接，所述的膝关节轴位于大腿杆和小腿杆的侧面中心线的靠近着陆器本体的一侧；所述的小腿杆下端与足垫连接；所述的膝关节驱动器安装于大腿杆的空腔内部；推杆通过推杆轴与外连接板上的推杆轴承座连接，形成推杆相对于外连接板的转动副；推杆通过髋关节连接件与大腿杆相连，其中髋关节连接件是万向节；大腿杆通过膝关节轴与小腿杆连接，形成小腿杆相对于大腿杆的转动副；膝关节驱动器安装于大腿杆的空腔内部，通过驱动膝关节轴带动与膝关节轴固定连接的小腿杆做相对于大腿杆的转动；推杆将缓冲过程中大腿杆和小腿杆相对于躯干连接件组件的竖直向上的运动转化为连接于外连接板和推杆之间的缓冲驱动一体化主减震器的拉伸运动，实现了传统着陆器中的主缓冲支柱和机械腿的分离；所述的缓冲驱动一体化主减震器一端与推杆连接，另一端连接于躯干连接板组件的下端中部；所述的躯干连接板组件下端两侧分别连接有缓冲驱动一体化辅助减震器左、缓冲驱动一体化辅助减震器右，所述的缓冲驱动一体化辅助减震器左和缓冲驱动一体化辅助减震器右另一端连接于大腿杆朝向着陆器本体的一侧，且位于膝关节轴的上端；所述的躯干连接板组件包括内连接板、外连接板，内连接板通过机械接口连接至着陆器本体；内连接板和外连接板之间通过竖直轴连接，形成内连接板相对于外连接板的转动副，即与躯干连接板组件相连的机械腿组件相对于着陆器本体的旋内/旋外自由度；安装于竖直轴上的竖直轴驱动器，位于内连接板上朝向外连接板的一侧，通过竖直轴实现与竖直轴固定连接的外连接板的运动，且是相对于内连接板的转动。所述的内连接板连接至着陆器本体；所述的外连接板的背向内连接板一侧设有推杆轴承座、主减震器轴承座、辅助减震器轴承座左和辅助减震器轴承座右；所述的推杆一端通过推杆轴连接于躯干连接板组件上端的推杆轴承座；所述的推杆另一端与大腿杆之间通过髋关节连接件连接；所述的缓冲驱动一体化主减震器通过主减震器轴承座连接于躯干连接板组件上；所述的缓冲驱动一体化辅助减震器左、缓冲驱动一体化辅助减震器右的一端分别连接于躯干连接板组件下端两侧的辅助减震器轴承座左和辅助减震器轴承座右上；另一端与辅助减震器连接件连接。进一步，所述的髋关节连接件，即位于大腿杆与推杆之间的髋关节连接件、缓冲驱动一体化辅助减震器左和缓冲驱动一体化辅助减震器右分别与外连接板上的辅助减震器轴承座左、辅助减震器轴承座右之间均为万向节连接；缓冲驱动一体化辅助减震器左、缓冲驱动一体化辅助减震器右的另一端与辅助减震器连接件为球头连接；此连接方式使得缓冲驱动一体化辅助减震器左和缓冲驱动一体化辅助减震器右即可通过相同的驱动行程实现髋关节的前屈/后伸运动，也可以通过不同的驱动行程实现髋关节的外摆/内收运动。进一步，所述的小腿杆下端通过球头与足垫连接；所述的小腿杆外侧设置有小腿杆固连钩孔；当膝关节锁定装置的压簧处于压紧状态时，固连钩与大腿杆和小腿杆贴合，固连钩的钩体嵌入小腿杆的固连孔中，从而将大腿杆和小腿杆锁定为一刚性连接的杆件。进一步，所述的膝关节锁定装置包括火工品、压簧底座轴、压簧、固连钩端轴、固连钩轴和固连钩；所述的火工品安装于大腿杆上；火工品下端位于大腿杆空腔内部，并与大腿杆内部的固连钩端轴接触；所述的固连钩端轴斜上端依次连接有压簧、压簧底座轴，压簧安装于压簧底座轴凹槽和固连钩端轴的凹槽之间；所述的压簧底座轴与膝关节轴平行；所述的固连钩端轴斜下端连接有固连钩，且所述的固连钩通过固连钩轴装于大腿杆上；用于连接大腿杆和小腿杆的膝关节轴，位于大腿杆和小腿杆的侧面中心线的靠近着陆器本体的一侧，大腿杆的下端面和小腿杆的上端面为膝关节伸展/曲屈运动的限位面。进一步，所述的缓冲驱动一体化主减震器包括主减震器驱动系统子组件、主减震器外筒子组件、主减震器中筒子组件、主减震器内筒子组件四部分。进一步，所述的缓冲驱动一体化辅助减震器左、缓冲驱动一体化辅助减震器右分别都包含辅助减震器驱动系统子组件、辅助减震器外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓冲/行走一体化着陆器，包括着陆器本体，其特征在于，所述的着陆器侧壁均匀安装有若干组缓冲行走一体化机构（1）；所述的缓冲行走一体化机构（1）包括躯干连接板组件（11）、机械腿组件（12）、缓冲驱动一体化主减震器（13）、缓冲驱动一体化辅助减震器左（14）、缓冲驱动一体化辅助减震器右（15）、膝关节锁定装置（16）和足垫（17）；所述的机械腿组件（12）包括推杆轴（121）、推杆（122）、髋关节连接件（123）、大腿杆（124）、膝关节轴（125）、膝关节驱动器（126）和小腿杆（127）、辅助减震器连接件（128）；所述的机械腿组件（12）的推杆（122）连接于躯干连接板组件（11）的上端，推杆（122）另一端与大腿杆（124）连接；所述的大腿杆（124）下端通过膝关节轴（125）与小腿杆（127）连接，所述的膝关节轴（125）位于大腿杆（124）和小腿杆（127）的侧面中心线的靠近着陆器本体的一侧；所述的小腿杆（127）下端与足垫（17）连接；所述的膝关节驱动器（126）安装于大腿杆（124）的空腔内部；所述的躯干连接板组件（11）包括内连接板（111）、外连接板（112）；内连接板（111）和外连接板（112）之间通过竖直轴（113）连接，安装于竖直轴（113）上的竖直轴驱动器（114）；所述的缓冲驱动一体化主减震器（13）一端与推杆（122）连接，另一端连接于躯干连接板组件（11）的下端中部；所述的躯干连接板组件（11）下端两侧分别连接有缓冲驱动一体化辅助减震器左（14）、缓冲驱动一体化辅助减震器右（15），所述的缓冲驱动一体化辅助减震器左（14）和缓冲驱动一体化辅助减震器右（15）另一端连接于大腿杆（124）朝向着陆器本体的一侧，且位于膝关节轴（125）的上端。...

【技术特征摘要】
1.一种缓冲/行走一体化着陆器，包括着陆器本体，其特征在于，所述的着陆器侧壁均匀安装有若干组缓冲行走一体化机构（1）；所述的缓冲行走一体化机构（1）包括躯干连接板组件（11）、机械腿组件（12）、缓冲驱动一体化主减震器（13）、缓冲驱动一体化辅助减震器左（14）、缓冲驱动一体化辅助减震器右（15）、膝关节锁定装置（16）和足垫（17）；所述的机械腿组件（12）包括推杆轴（121）、推杆（122）、髋关节连接件（123）、大腿杆（124）、膝关节轴（125）、膝关节驱动器（126）和小腿杆（127）、辅助减震器连接件（128）；所述的机械腿组件（12）的推杆（122）连接于躯干连接板组件（11）的上端，推杆（122）另一端与大腿杆（124）连接；所述的大腿杆（124）下端通过膝关节轴（125）与小腿杆（127）连接，所述的膝关节轴（125）位于大腿杆（124）和小腿杆（127）的侧面中心线的靠近着陆器本体的一侧；所述的小腿杆（127）下端与足垫（17）连接；所述的膝关节驱动器（126）安装于大腿杆（124）的空腔内部；所述的躯干连接板组件（11）包括内连接板（111）、外连接板（112）；内连接板（111）和外连接板（112）之间通过竖直轴（113）连接，安装于竖直轴（113）上的竖直轴驱动器（114）；所述的缓冲驱动一体化主减震器（13）一端与推杆（122）连接，另一端连接于躯干连接板组件（11）的下端中部；所述的躯干连接板组件（11）下端两侧分别连接有缓冲驱动一体化辅助减震器左（14）、缓冲驱动一体化辅助减震器右（15），所述的缓冲驱动一体化辅助减震器左（14）和缓冲驱动一体化辅助减震器右（15）另一端连接于大腿杆（124）朝向着陆器本体的一侧，且位于膝关节轴（125）的上端。2.根据权利要求1所述的一种缓冲/行走一体化着陆器，其特征在于，所述的内连接板（111）连接至着陆器本体；所述的外连接板（112）的背向内连接板（111）一侧设有推杆轴承座（1121）、主减震器轴承座（1122）、辅助减震器轴承座左（1123）和辅助减震器轴承座右（1124）；所述的推杆（122）一端通过推杆轴（121）连接于躯干连接板组件（11）上端的推杆轴承座（1121）；所述的推杆（122）另一端与大腿杆（124）之间通过髋关节连接件（123）连接；所述的缓冲驱动一体化主减震器（13）通过主减震器轴承座（1122）连接于躯干连接板组件（11）上；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾山，陈金宝，居鹤华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32