一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置，属于深空探测技术领域，特别是涉及一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置。解决了探测器如何在情况复杂的小行星表面安全着陆的问题。它包括折叠着陆腿、伺服控制器、小行星探测器主体外壳和解锁机构。它主要用于小行星探测器的着陆缓冲。

An asteroid surface landing buffer device based on electromagnetic and metal rubber damping

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置
本专利技术属于深空探测
，特别是涉及一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置。
技术介绍
随着深空探测技术的发展，小行星探测已成为当前地外天体探测的热点。探测器在小行星表面的安全着陆，即探测器在星表稳定姿态并停留一段时间，是实施包括对小行星物质采样返回在内的多项科学探测任务的重要基础。目前，世界各国对探测器在小行星表面软着陆的实施方式多为“一触即走”的方式，如日本的隼鸟号探测器与与美国的欧西里斯号探测器，此种方式中探测器在小行星表面进行短暂接触仅停留几秒钟，并未实现真正意义上的着陆，难以实现具有较大科研价值的为附着和采样返回。如何让探测器在微重力环境下快速稳定，并在情况复杂的小行星表面安全着陆成为了各国在深空探测领域的共同难题，我国至今未曾开展过探测器在小行星表面着陆的科学任务，同时对于此项技术的研究也几乎属于空白。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的问题，提出一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置，它包括折叠着陆腿、伺服控制器、小行星探测器主体外壳和解锁机构，所述折叠着陆腿包括基座、关节电磁阻尼单元、腿杆和弹性足垫单元，所述腿杆的顶端与基座形成转动副连接，所述关节电磁阻尼单元包括双输出轴阻尼电机和连接组件，所述双输出轴阻尼电机与基座固定连接，所述双输出轴阻尼电机的输出轴通过连接组件与腿杆顶端连接，所述双输出轴阻尼电机的输出轴为腿杆顶端与基座形成转动副的旋转轴，所述弹性足垫单元包括金属橡胶足垫和球副固件，所述球副固件与腿杆底端形成球角副连接，所述金属橡胶足垫固定连接在球副固件的下端面上，所述折叠着陆腿数量为三个，沿小行星探测器主体外壳侧面下端圆周方向均匀布置，并通过基座与小行星探测器主体外壳侧面固定连接，所述解锁机构固定在小行星探测器主体外壳三个折叠着陆腿所在侧面，所述腿杆围绕双输出轴阻尼电机的输出轴旋转并与解锁机构连接，所述解锁机构控制折叠着陆腿的锁定与解锁，所述双输出轴阻尼电机和解锁机构分别通过线路与伺服控制器通讯连接。更进一步的，所述连接组件包括电机轴固定板、腿杆连接件和电机固定端盖，所述双输出轴阻尼电机通过电机固定端盖与基座固定连接，所述双输出轴阻尼电机的输出轴与电机轴固定板固定连接，所述电机轴固定板与腿杆连接件固定连接，所述腿杆连接件与腿杆顶端固定连接。更进一步的，所述球副固件包括球副上固件和球副下固件，所述球副上固件与球副下固件固定连接并共同与腿杆底端形成球角副，所述金属橡胶足垫固定连接在球副下固件的下端面。更进一步的，所述伺服控制器固定于小行星探测器主体外壳内部。更进一步的，所述解锁机构为火工解锁机构。更进一步的，所述腿杆外表面设置有圆孔结构。更进一步的，所述火工解锁机构包括锁定基座、外塞、电点火套、锁定销和火药，所述锁定基座固定在小行星探测器主体外壳折叠着陆腿所在侧面，所述外塞安装在锁定基座末端的圆孔结构内，所述锁定销安装在腿杆外表面设置的圆孔结构内，所述外塞通过电点火套与锁定销连接，所述外塞、电点火套和锁定销之间形成有空腔，所述火药填满外塞、电点火套和锁定销之间形成的空腔内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术为单杆可折叠腿式结构，其结构简单，可靠性高，对于深空探测领域来说对结构的简化是增加装置可靠性的关键。本专利技术基于电磁阻尼与金属橡胶阻尼复合吸能原理，缓冲环节多、缓冲效率高，且具备可控阻尼环节，从而缓冲过程可实时调控，能实现探测器在小行星微引力环境下的快速稳定。本专利技术采用腿式结构与小行表面形成三点接触，其对着陆点地形地貌的要求较低，从而减少对着落点选定的难度以及着陆过程中对探测器姿态控制精度的要求。本专利技术的阻尼电机与金属橡胶复具具备自主复位能力，因此本专利技术可多次使用，从而使探测器具备了远距离多点探测的能力。本专利技术可折叠且直接依靠阻尼电机实现，减小了发射尺寸并不需要专门的折叠驱动部件，展开后可形成较大的着陆包络面积，增加了探测器软着陆的安全裕度。附图说明图1为本专利技术所述的一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置结构示意图图2为本专利技术所述的折叠着陆腿结构示意图图3为本专利技术所述的关节电磁阻尼单元结构示意图图4为本专利技术所述的弹性足垫单元结构示意图图5为本专利技术所述的一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置折叠状态示意图图6为本专利技术所述的火工解锁机构结构示意图1:折叠着陆腿，2:伺服控制器，3:小行星探测器主体外壳，4:火工解锁机构，1-1:基座，1-2:关节电磁阻尼单元，1-3:腿杆，1-4:弹性足垫单元，1-2-1:双输出轴阻尼电机，1-2-2:电机轴固定板，1-2-3:腿杆连接件，1-2-4:电机固定端盖，1-4-1:球副上固件，1-4-2:球副下固件，1-4-3:金属橡胶足垫，4-1:锁定基座，4-2:外塞，4-3:电点火套，4-4:锁定销，4-5:火药具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。参见图1-6说明本实施方式，一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置，它包括折叠着陆腿1、伺服控制器2、小行星探测器主体外壳3和解锁机构，所述折叠着陆腿1包括基座1-1、关节电磁阻尼单元1-2、腿杆1-3和弹性足垫单元1-4，所述腿杆1-3的顶端与基座1-1形成转动副连接，所述关节电磁阻尼单元1-2包括双输出轴阻尼电机1-2-1和连接组件，所述双输出轴阻尼电机1-2-1与基座1-1固定连接，所述双输出轴阻尼电机1-2-1的输出轴通过连接组件与腿杆1-3顶端连接，所述双输出轴阻尼电机1-2-1的输出轴为腿杆1-3顶端与基座1-1形成转动副的旋转轴，所述弹性足垫单元1-4包括金属橡胶足垫1-4-3和球副固件，所述球副固件与腿杆1-3底端形成球角副连接，所述金属橡胶足垫1-4-3固定连接在球副固件的下端面上，所述折叠着陆腿1数量为三个，沿小行星探测器主体外壳3侧面下端圆周方向均匀布置，并通过基座1-1与小行星探测器主体外壳3侧面固定连接，所述解锁机构固定在小行星探测器主体外壳3三个折叠着陆腿1所在侧面，所述腿杆1-3围绕双输出轴阻尼电机1-2-1的输出轴旋转并与解锁机构连接，所述解锁机构控制折叠着陆腿1的锁定与解锁，所述双输出轴阻尼电机1-2-1和解锁机构分别通过线路与伺服控制器2通讯连接。本专利技术实现探测器在小行星表面安全着陆并快速稳定。按工作过程可分为五种工作模式，分别为：解锁模式、展开模式、检测模式、阻尼模式和终止模式。首先本专利技术工作在解锁模式，即探测器在目标小行星上方准备着陆时，伺服控制器2控制解锁机构与三个折叠着陆腿1断开连接，此时本专利技术的折叠着陆腿1处于解锁状态。然后本专利技术工作在展开模式，即三个折叠着陆腿1在均在双输出轴阻尼电机1-2-1的控制下展开形成预定状态，形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置，其特征在于：它包括折叠着陆腿(1)、伺服控制器(2)、小行星探测器主体外壳(3)和解锁机构，所述折叠着陆腿(1)包括基座(1-1)、关节电磁阻尼单元(1-2)、腿杆(1-3)和弹性足垫单元(1-4)，所述腿杆(1-3)的顶端与基座(1-1)形成转动副连接，所述关节电磁阻尼单元(1-2)包括双输出轴阻尼电机(1-2-1)和连接组件，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)与基座(1-1)固定连接，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)的输出轴通过连接组件与腿杆(1-3)顶端连接，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)的输出轴为腿杆(1-3)顶端与基座(1-1)形成转动副的旋转轴，所述弹性足垫单元(1-4)包括金属橡胶足垫(1-4-3)和球副固件，所述球副固件与腿杆(1-3)底端形成球角副连接，所述金属橡胶足垫(1-4-3)固定连接在球副固件的下端面上，所述折叠着陆腿(1)数量为三个，沿小行星探测器主体外壳(3)侧面下端圆周方向均匀布置，并通过基座(1-1)与小行星探测器主体外壳(3)侧面固定连接，所述解锁机构固定在小行星探测器主体外壳(3)三个折叠着陆腿(1)所在侧面，所述腿杆(1-3)围绕双输出轴阻尼电机(1-2-1)的输出轴旋转并与解锁机构连接，所述解锁机构控制折叠着陆腿(1)的锁定与解锁，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)和解锁机构分别通过线路与伺服控制器(2)通讯连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置，其特征在于：它包括折叠着陆腿(1)、伺服控制器(2)、小行星探测器主体外壳(3)和解锁机构，所述折叠着陆腿(1)包括基座(1-1)、关节电磁阻尼单元(1-2)、腿杆(1-3)和弹性足垫单元(1-4)，所述腿杆(1-3)的顶端与基座(1-1)形成转动副连接，所述关节电磁阻尼单元(1-2)包括双输出轴阻尼电机(1-2-1)和连接组件，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)与基座(1-1)固定连接，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)的输出轴通过连接组件与腿杆(1-3)顶端连接，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)的输出轴为腿杆(1-3)顶端与基座(1-1)形成转动副的旋转轴，所述弹性足垫单元(1-4)包括金属橡胶足垫(1-4-3)和球副固件，所述球副固件与腿杆(1-3)底端形成球角副连接，所述金属橡胶足垫(1-4-3)固定连接在球副固件的下端面上，所述折叠着陆腿(1)数量为三个，沿小行星探测器主体外壳(3)侧面下端圆周方向均匀布置，并通过基座(1-1)与小行星探测器主体外壳(3)侧面固定连接，所述解锁机构固定在小行星探测器主体外壳(3)三个折叠着陆腿(1)所在侧面，所述腿杆(1-3)围绕双输出轴阻尼电机(1-2-1)的输出轴旋转并与解锁机构连接，所述解锁机构控制折叠着陆腿(1)的锁定与解锁，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)和解锁机构分别通过线路与伺服控制器(2)通讯连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于电磁与金属橡胶阻尼的小行星表面着陆缓冲装置，其特征在于：所述连接组件包括电机轴固定板(1-2-2)、腿杆连接件(1-2-3)和电机固定端盖(1-2-4)，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)通过电机固定端盖(1-2-4)与基座(1-1)固定连接，所述双输出轴阻尼电机(1-2-1)的输出轴与电机轴固定板(1-2-2)固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：全齐全，尹灿辉，黄江川，马继楠，唐德威，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23