一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置的制作方法

本发明属于空间探测技术领域，尤其涉及一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置。

背景技术：

承载探测车的星球探测器着陆到星球表面后，探测车需要通过着陆平台上的坡道驶离着陆平台。一般的，受着陆平台构型布局的约束，着陆平台距星球表面的距离较高，而探测车最大驶离坡道的能力受探测车的结构和质量特性的限制，通过对探测车自身设计以提升探测车驶离坡道的能力是及其有限的。

目前，通常采用的方案是，通过设计较长的坡道来保证探测车驶离着陆平台的过程平稳，不发生倾翻。然而较长的坡道设计存在诸多问题：坡道质量大、机构复杂，耗费的资源高。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置，采用外界作用力约束探测车，有效提升了探测车驶离坡道的能力。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置，包括：第一绳索和第二绳索；所述第一绳索和第二绳索对称设置在探测车的左右两侧；

所述第一绳索的末端固定在着陆平台的第一锚点上，前端穿过设置在探测车车体上的第一过线孔之后，缠绕在探测车的左前轮上，缠绕方向与左前轮的前进转动方向相同；

所述第二绳索的末端固定在着陆平台的第二锚点上，前端穿过设置在探测车车体上的第二过线孔之后，缠绕在探测车的右前轮上，缠绕方向与左前轮的前进转动方向相同；

其中，所述第一锚点和第二锚点、第一过线孔和第二过线孔、以及左前轮和右前轮均为对称设置。

在上述适用于探测车的绳索辅助驶离装置中，

所述左前轮和所述右前轮的和运动与探测车车体运动一致；

所述第一过线孔设置在探测车车体上、与左前轮相同一侧的后下端；

所述第二过线孔设置在探测车车体上、与右前轮相同一侧的后下端。

在上述适用于探测车的绳索辅助驶离装置中，所述第一绳索和第二绳索的长度满足如下条件：

当探测车的全部车轮驶离着陆平台的坡道时，所述第一绳索脱离探测车的左前轮，所述第二绳索脱离探测车的右前轮。

在上述适用于探测车的绳索辅助驶离装置中，

所述左前轮包括：左前轮轮缘，以及设置在左前轮轮缘上的第一卡槽和第一绳槽；

所述右前轮包括：右前轮轮缘，以及设置在右前轮轮缘上的第二卡槽和第二绳槽；

所述第一绳索包括：设置在第一绳索前端的第一环形扣；

所述第二绳索包括：设置在第二绳索前端的第二环形扣；

其中，在缠绕时，第一环形扣套在第一卡槽中，按左前轮的前进转动方向，第一绳索缠绕在第一绳槽内；第二环形扣套在第二卡槽中，按右前轮的前进转动方向，第二绳索缠绕在第二绳槽内。

在上述适用于探测车的绳索辅助驶离装置中，

所述第一绳索在左前轮上的缠绕圈数s1满足如下条件：

s1＝(l2+l5+l4-l6-l4)/πd＝(l2+l5-l6)/πd

其中，l2表示着陆平台的坡道的起始点到第一锚点的长度，l4表示左前轮与第一过线孔间的绳索长度，l5表示第一过线孔到所述着陆平台的坡道的起始点的长度，l6表示第一过线孔与第一锚点间的绳索长度；d表示左前轮的直径；

所述第二绳索在右前轮上的缠绕圈数s2＝s1。

在上述适用于探测车的绳索辅助驶离装置中，

所述第一绳索在左前轮上的缠绕圈数s1满足如下条件：

s1＝(l1+l3)/πd

其中，l1表示着陆平台的坡道长度，l3表示第一过线孔的水平投影点到所述着陆平台的坡道的起始点的长度；d表示左前轮的直径；

所述第二绳索在右前轮上的缠绕圈数s2＝s1。

本发明具有以下优点：

本发明通过左右对称设置的两根绳索来约束探测车的驶离运动，有效提高了探测车的下坡能力，有利于降低坡道的设计长度，减轻系统的质量，相对传统驶离方式，具有结构简单、系统质量轻、安全性高等特点。

附图说明

图1是本发明实施例中一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置的侧视图；

图2是本发明实施例中一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置的俯视图；

图3是本发明实施例中一种前车轮和绳索的缠绕状态示意图；

图4是本发明实施例中一种典型坡道结构下的几何尺寸示意图；

图5是本发明实施例中一种探测车绳索辅助驶离过程中探测车的简化受力示意图；

图6是本发明实施例中一种探测车绳索辅助驶离过程中绳索的作用力示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。

本发明公开了一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置，在原有探测车、着陆平台、坡道的基础上，增加两根绳索约束探测车的向前倾翻和滑移。两根绳索对称安装在探测车的两侧，每根绳索的一端固定在探测车后方的着陆平台上，另一端通过车体后端、底部的过线孔缠绕在前车轮上，绳索的缠绕方向与前车轮前进转动方向相同，绳索长度恰好满足探测车全部车轮驶离着陆平台坡道时刻，绳索脱离前车轮。探测车在驶离着陆平台时，车轮向前转动，在探测车向前移动的同时，绳索被释放。探测车在下较大坡度的坡道时，绳索将产生拖拽探测车的作用，防止探测车在坡道上下滑，同时绳索作用在探测车车体后部过线孔上的下压力，有利于抑制探测车前翻。

参照图1，示出了本发明实施例中一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置的侧视图；图2，示出了本发明实施例中一种适用于探测车的绳索辅助驶离装置的俯视图。在本实施例中，所述适用于探测车的绳索辅助驶离装置，包括：第一绳索11和第二绳索12；所述第一绳索11和第二绳索12对称设置在探测车2的左右两侧。

在本实施例中，所述第一绳索11的末端固定在着陆平台3的第一锚点31上，前端穿过设置在探测车2车体上的第一过线孔21之后，缠绕在探测车2的左前轮41上，缠绕方向与左前轮41的前进转动方向相同。对称的，所述第二绳索12的末端固定在着陆平台3的第二锚点32上，前端穿过设置在探测车2车体上的第二过线孔22之后，缠绕在探测车2的右前轮42上，缠绕方向与左前轮42的前进转动方向相同。

如图2可知，在本实施例中，所述第一锚点31和第二锚点32、第一过线孔21和第二过线孔22、以及左前轮41和右前轮42均为对称设置。

优选的，所述左前轮41和所述右前轮42满足如下运动规律：所述左前轮41和所述右前轮42的和运动与探测车2车体运动一致。

优选的，所述第一过线孔21设置在探测车2车体上、与左前轮41相同一侧的后下端；所述第二过线孔22设置在探测车2车体上、与右前轮42相同一侧的后下端。其中，需要说明的是，探测车2的后下端是指：探测车2上、与探测车2的前进方向相反的一端的下方。

远离所述左前轮41的末端；所述第二过线孔22设置在探测车2车体上、远离所述右前轮42的末端。

优选的，所述第一绳索11和第二绳索12的长度满足如下条件：当探测车2的全部车轮驶离着陆平台3的坡道5时(即，探测车2的全部车轮驶离坡道5的终点b)，所述第一绳索11脱离探测车2的左前轮41，所述第二绳索12脱离探测车2的右前轮42。

在本发明的一优选实施例中，参照图3，示出了本发明实施例中一种前车轮和绳索的缠绕状态示意图。在本实施例中，所述左前轮41包括：左前轮轮缘411，以及设置在左前轮轮缘411上的第一卡槽412和第一绳槽413。所述右前轮42包括：右前轮轮缘421，以及设置在右前轮轮缘421上的第二卡槽422和第二绳槽423。所述第一绳索11包括：设置在第一绳索11前端的第一环形扣111；所述第二绳索12包括：设置在第二绳索12前端的第二环形扣121。

其中，在缠绕时，第一环形扣111套在第一卡槽412中，按左前轮41的前进转动方向，第一绳索11缠绕在第一绳槽413内；第二环形扣121套在第二卡槽422中，按右前轮12的前进转动方向，第二绳索12缠绕在第二绳槽423内。

在本实施例中，将绳索缠绕在前车轮的轮缘上，绳索缠绕后，绳索绷直，环形扣通过卡槽固定，不脱离卡槽(环形扣不能相对卡槽运动)；绳槽对绳索起到了限位作用。至此，完成探测车绳索释放的初始状态设置。

在探测车2逐级驶离着陆平台3过程中，前车轮向前转动(向坡道5方向运动)，缠绕前车轮轮缘上的绳索不断释放；当探测车2的全部车轮驶离坡道5后，绳索释放到尽头后，环形扣与卡槽分离。

在本实施例中，参照图4，示出了本发明实施例中一种典型坡道结构下的几何尺寸示意图。在本实施例中，以左前轮11为例，l1表示着陆平台的坡道长度，l2表示着陆平台的坡道的起始点(点a)到第一锚点的长度，l3表示第一过线孔的水平投影点到所述着陆平台的坡道的起始点的长度，l4表示左前轮与第一过线孔间的绳索长度，l5表示第一过线孔到所述着陆平台的坡道的起始点的长度，l6表示第一过线孔与第一锚点间的绳索长度；d表示左前轮的直径。

优选的，在理论上，第一绳索11在左前轮41上的缠绕圈数s1满足如下条件：s1＝(l2+l5+l4-l6-l4)/πd＝(l2+l5-l6)/πd。应当明了的是，所述第二绳索12在右前轮42上的缠绕圈数s2＝s1。

然而，在实际应用中，由于l5和l6的尺寸不易测量，故，可以采用其他参数对其进行替换。如图4可知，l2-l6≤l3，l5≤l1，故，在实际应用中，可以按照(l3+l1)/πd缠绕圈数来对左前轮41和右前轮42进行缠绕。

在本实施例中，采用所述绳索辅助驶离装置，探测车2在下较大坡度的坡道5时，两根绳索将产生拖拽探测车2的作用力，防止探测车2在坡道5上下滑，同时绳索作用在探测车2车体后部过线孔上的下压力，有利于抑制探测车2下坡时前翻。

当探测车2全部车轮驶入坡道5后，此时探测车2最易发生下滑和前翻，以该状态为例，分析探测车2受力状态和绳索拉力，证明绳索对探测车2下滑和前翻的抑制作用。分析如下：

将探测车简化成一个结构体，探测车在坡道上的受力情况如图5所示：图5是本发明实施例中一种探测车绳索辅助驶离过程中探测车的简化受力示意图。其中，g为探测车重力，竖直向下；fb为坡道支撑力，垂直于坡道面；ff为坡道对探测车的摩擦力，平行于坡道面；fd为绳索拉力，与探测车和坡道具体设计参数、探测车和坡道侧位置关系等有关，在本实施例中，fd为水平；θ为坡道倾斜角；f为车轮与坡道摩擦系数。则绳索拉力fd可表示为：

假定探测车重量为1000n，坡道倾斜30°，车轮与坡道摩擦系数为0.3，绳索拉力则为236n。可见，绳索能够提供236n的拉力，阻值探测车在坡道上下滑。

此外，绳索在探测车上的作用力位置和方向如图6所示:图6是本发明实施例中一种探测车绳索辅助驶离过程中绳索的作用力示意图。其中绳索拉力分量fd1能够有效的阻止探测车绕前车轮与坡道面接触点前翻，阻止力矩为fd1×l。l为绳索拉力fd1相对于前车轮与坡道面接触点的力臂。可见，绳索能够对探测车下滑和前翻起到抑制作用。

综上所述，本发明通过左右对称设置的两根绳索来约束探测车的驶离运动，有效提高了探测车的下坡能力，有利于降低坡道的设计长度，减轻系统的质量，相对传统驶离方式，具有结构简单、系统质量轻、安全性高等特点。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。