月球车行走折叠系统技术方案

本发明专利技术涉及一种月球车行走折叠系统，包括车轮驱动单元、车轮转向单元、转向架、前摇臂、车身、车体传动轴、后摇臂、中间杆、摆动杆，车轮驱动单元与车轮转向单元连接，两个车轮转向单元与转向架固定，另一转向单元与摆动杆固定，转向架与前摇臂通过转轴连接，摆动杆与中间杆通过转轴连接，中间杆与后摇臂固定，前摇臂和后摇臂均连接到车体传动轴上，传动轴连接到车身上。折叠方式简单、方便、快速；折叠状态外形美观；所用电机数量较少，充分地利用了转向电机，真正为折叠功能而设计的电机只有２个摆动电机，其余６个转向电机仍可用于正常行走与转弯；折叠比高，２１４％，有效地缩小了月球车的初始安放体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种机械
的装置，具体是一种月球车行走折叠系统。
技术介绍
对地球以外的太空空间进行探测的重点是各种行星\卫星天体，而探测这些天体 的一种重要方式是向其发送可着陆的移动漫游探测车，在地表上进行近距离勘探。为 了节省火箭发射和飞行器运行成本，要求探测车初始安放体积必须尽可能小。因此， 探测车应具有可折叠功能，当安装在航天器内时应处于折叠状态，待到达行星\卫星表面后，再全部展开，恢复正常行走与工作状态。对现有技术进行文献检索，结果如下。国内外很多科研机构都研究开发了行星\ 月球探测车，其体积有大型、小型、微型。大型探测车整体结构固定， 一般不具有折叠功能。小型和微型探测车中部分具有折叠功能。在探测车行走系统方面，有轮式、 腿式、轮腿式、履带式等，轮式又分单轮、两轮、三轮、四轮、五轮、六轮、八轮、 十二轮等。 一般来说，带摇臂的轮式、轮腿式以及带摆臂的履带式均可以设计成具有 折叠功能。已知的行走系统具有折叠功能的探测车有如下几种类型。(1)带摇臂的轮 式，摇臂夹角可调，车体可折叠，代表有美国喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory) 开发的Nanorover、 SRR(Sample Return Rover)和Sojourner三种火星探测车；Nanorover 探测车技术见Wilcox B.H.等在2000年正EE Aerospace Conference Proceedings第7巻 第287-295页上发表的文章"The MUSES-CN nanorover mission and related technology" ， SRR探测车技术见Karl Iagnemma等在Autonomous Robots杂志2003 年14巻第5-16页上发表的文章"Control of robotic vehicles with actively articulated suspensions in rough terrain" ， Sojourner探观!j车技术见Donna L. Shirley在Acta Astronautica杂志1995年35巻第355-365页上发表的文章"Mars pathfinder microrover flight experiment - a paradigm for very low-cost Spacecraft" 。 (2)摇臂夹角可调，车 轮可收縮，车体可折叠，代表有JPL开发的MER火星探测车，见Lindemann Randel在2005年ASME International Design Engineering Technical Conferences第6A巻第 99-106页上发表的文章"Dynamic testing and simulation of the mars exploration rover" 。 G)轮腿式，腿部关节可弯曲，车体可折叠，代表有欧洲空间局(European Space Agency)研制的Hylos四轮轮腿式行星探测机器人，见Ch. Grand等人在2004年IEEE International Conference on Robotics & Automation第5其月第5111-5116页上发表的文章 "Decoupled control of posture and trajectory of the hybrid wheel-legged robot hylos"。 (4) 带摆臂的履带式，车身可上升下降，车体可折叠，代表有俄罗斯移动车辆工程学院 (VNIITRANSMASH)研制的Trackl关节履带式探测车，见Mikhail Malenkov等人在 2004年the 8th ESA Workshop on Advanced Space Technologies for Robotics and Automation上发表的文章"Results of ESA/ESTEC and VNII Transmash & RCL joint activities aimed at planetary rovers development"。以上车型根据其自身行走系统的特 点，可实现车体的部分折叠。但它们并不是从设计之初就充分地考虑折叠功能，或者 没有根据行走系统和车身机构的特点充分地去设计折叠功能，因此这些车型的折叠比 不高。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种月球车行走折叠系统，通过机 构空间的精确布局和一体化轮系的设计，实现行走系统的高度折叠，从而有效地縮小 月球车的初始安放体积。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括车轮驱动单元、车轮转向单元、转向架、前摇臂、车身、车体传动轴、后摇臂、中间杆、摆动杆，车轮驱动单元 与车轮转向单元连接，两个车轮转向单元与转向架固定，另一转向单元与摆动杆固定， 转向架与前摇臂通过转轴连接，摆动杆与中间杆通过转轴连接，中间杆与后摇臂固定， 前摇臂和后摇臂均连接到车体传动轴上，传动轴连接到车身上。折叠后，车轮藏在车 身下部，前摇臂、后摇臂、转向架与中间杆在同一条直线上。所述的车轮转向单元包括转向机构外壳、外壳端盖、转向轴、轴承、转向电机、 电机端盖、螺钉。空心转向轴上并排设置两个轴承，转向电机装入空心转向轴内，通 过电机端盖与转向轴固连，用螺钉固定。整个转向轴装入转向机构外壳，轴承外圈与 外壳顶紧，电机输出轴与外壳固连。外壳端盖用螺钉固定在转向机构外壳上，以约束轴承的轴向移动。车轮转向单元可带动车轮驱动单元做180度旋转。所述的前摇臂包括摇臂杆、弹簧、传动销、弹簧盖。弹簧装在摇臂杆一个带螺 纹的通孔内， 一端顶着传动销，另一端顶着弹簧盖。弹簧盖通过螺纹旋进通孔内。摇 臂杆一端的轴用通孔固定在转向架中轴承的外圈上。所述的摆动杆， 一端有通孔，连接车轮转向轴。另一端中间挖去，左右各剩一 薄壁对立，薄壁上有一通孔，摆动轴从中穿过。两薄壁内侧各焊接有一粗销钉，用于 摆动杆转动的限位。摆动杆可带动后轮的驱动单元和转向单元收縮与伸展。所述的中间杆包括连杆、摆动电机、摆动轴、斜齿轮、端盖、螺钉。摆动电机 插入连杆中心的圆柱槽内，电机输出轴上设置一斜齿轮，摆动轴穿过连杆的通孔并且 上面也设置一斜齿轮，两个斜齿轮成90度啮合。端盖中心穿过摆动轴，用螺钉与连 杆固定。摆动杆固定连接在中间杆的摆动轴上。所述连杆分两段，上段为长方体，下 段为圆柱体。长方体中心挖出一圆柱型深孔，摆动电机放入其中，其前端与长方体固 定。顶部端面有螺丝孔，可与后摇臂固定连接。圆柱体内部挖空， 一侧有盖， 一侧无 盖。有盖的一面中心位置有一通孔，摆动轴可从中穿过。有盖的一面绕圆中心有一 150度夹角的环形导槽。所述的后摇臂包括摇臂杆、弹簧、传动销、弹簧盖。弹簧装在摇臂杆一个带螺 纹的通孔内， 一端顶着传动销，另一端顶着弹簧盖。弹簧盖通过螺纹旋进通孔内。摇 臂杆与中间杆用螺钉固定连接。所述的车体传动轴包括车轴、轴承、轴套、轴用挡圈。两个轴承套在车轴上， 中间用一轴套进行定位，轴用挡圈卡在车轴上，约束轴承的轴向移动。前摇臂、后摇臂分别固定在车轴的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种月球车行走折叠系统，包括车轮驱动单元、车轮转向单元、转向架、前摇臂、车身、车体传动轴、后摇臂、中间杆、摆动杆，其特征在于：车轮驱动单元与车轮转向单元连接，两个车轮转向单元与转向架固定，另一转向单元与摆动杆固定，转向架与前摇臂通过转轴连接，摆动杆与中间杆通过转轴连接，中间杆与后摇臂固定，前摇臂和后摇臂均连接到车体传动轴上，传动轴连接到车身上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵辉，赵言正，付庄，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]