专利名称：路面自适应菱形月球车移动系统的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及到行走装置的设计领域，特指一种路面自适应菱形月球车移动系统, 可适用于恶劣环境下的无人探测和矿石采集领域。
技术背景对于月面环境来说，月球车要求适应不熟悉的地貌和多灰层、微重力等独特的月球 表面行驶环境以及实现地月转移，这对车辆的轻量化和行驶性能有着特殊的要求。从目 前国内研究月球车情况看，大家认为传统的两轴四轮机构具有结构紧凑、耗能低、负载 能力大、姿态调整方便的优点，缺点是车体的稳定性较差，爬坡和越障能力不强；六轮 机构由于具有三轴特性，越野性和稳定性较强的优点，缺点是难以实现轻量化，重力在 各车轮上的分配不均匀，不能充分发挥电机的效率。考虑到月球上特殊的工况，人们普 遍认为轮式月球车中六轮是最优的，而传统的四轮车尽管比六轮结构更简单、可靠，但 由于不具备好的越野性而不在选择范围之内。若要发挥四轮车的结构简单易于轻量化和 可靠性强的优势，又要使其拥有优越的越野性能，就必须通过新概念的创新设计提高其 越野性等行驶性能。 发明内容针对现有技术存在的技术问题，本发明要解决的问题就在于本发明提供一种结构 简单紧凑、地形适应能力强、越障性能好、车体姿态平稳、可靠性高、高轻量化的路面 自适应菱形月球车移动系统。为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为 一种路面自适应菱形月球车移动 系统，其特征在于它包括可转动的车架以及安装于车架上菱形布置的前轮、后轮、左 轮和右轮，所述前轮和后轮分别通过前悬架系统和后悬架系统固定于车架上，左轮和右 轮分别固定在左悬架系统和右悬架系统上，所述车架包括安装有前轮的前车架、安装有 后轮的后车架以及铰接轴承座、左铰接轴、右铰接轴、电机、连接座，左悬架系统固定 于左铰接轴上，右悬架系统固定于右铰接轴上，所述左铰接轴通过连接座与后车架固连， 电机固定安装在左铰接轴端部，电机的输出轴与右铰接轴固连，铰接轴承座固定在前车 架上，所述左铰接轴和右铰接轴均通过装有轴承的铰接轴承座跟前车架铰接。所述前悬架系统和后悬架系统均由连接机构和转向机构组成，所述转向机构包括转3向电机，转向电机固定于转向电机套筒内，转向电机的输出轴通过键与连接机构的连接 臂上端相接，连接臂与前轮或后轮相连。所述连接机构包括轴承座、角接触轴承以及连接臂，转向电机套筒与连接机构的轴 承座相连，角接触轴承安装在轴承座内，其外圈分别通过轴承座和转向电机套筒定位， 内圈中安装连接臂，所述连接臂通过其自身的凸台和锁紧螺帽与角接触轴承内圈相连， 连接臂与前轮或后轮相连。所述前轮或后轮的接地点与转向电机输出轴的轴心延长线不相交。与现有技术相比，本发明的优点就在于1、 本发明路面自适应菱形月球车移动系统的"三轴"确保良好的越野性能和移动 稳定性；"四轮"确保比六轮系统更高程度的轻量化；2、 、本发明路面自适应菱形月球车移动系统电机数少，能耗低，控制最简单，驱动 和转向的可靠性更高；3、 本发明路面自适应菱形月球车移动系统，利用前、后车架铰接轴上装设的电机实 现左、右车轮可以相对摆动，在越障时可以减少车体的侧倾角度和在斜坡上横向行驶时 提高侧倾稳定性；4、 本发明路面自适应菱形月球车移动系统采用菱形底盘结构，在同样的转向角度下， 通过前后轮联动转向，可以显著减小月球车的转向半径，提高月球车的转向灵活性。同 时还可以实现原地转向，能够实现随时避障，显著提高月球车的适应性；5、 本发明路面自适应菱形月球车移动系统，具有较好的路面自适应性，尤其是月球 坑和爬坡的接地性更好；6、 本发明路面自适应菱形月球车移动系统，通过前轮或后轮的转向可实现重心左右 相对偏移，使得具有在坡面行驶或路面對塌时的四辙稳定性。
图1是本发明的立体结构示意图； 图2是本发明前、后悬架的结构示意图。 图例说明1、前轮 2、后轮3、左轮 4、右轮5、前悬架系统 6、后悬架系统7、 左悬架系统 8、右悬架系统200810030900. 5 说明书第3/4页9、车架10、转向电机11、前车架12、后车架13、电机14、连接臂15、角接触轴承16、转向电机套筒17、轴承座18、锁紧螺帽19、铰接轴承座20、左铰接轴21、右铰接轴22、连接座具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图l、图2所示，本发明的路面自适应菱形月球车移动系统，它包括可转动的车架 9以及安装于车架9上菱形布置的前轮1、后轮2、左轮3和右轮4，前轮1和后轮2分 别通过前悬架系统5和后悬架系统6固定于车架9上，左轮3和右轮4分别固定在左悬 架系统7和右悬架系统8上，车架9包括安装有前轮1的前车架ll、安装有后轮2的后 车架12以及铰接轴承座19、左铰接轴20、右铰接轴21、电机13、连接座22，左悬架系 统7固定于左铰接轴20上，右悬架系统8固定于右铰接轴21上，左铰接轴20通过连接 座22与后车架12固连，电机13固定安装在左铰接轴20端部，电机13自带电磁制动器， 电机13的输出轴与右铰接轴21固连，铰接轴承座19固定在前车架11上，左铰接轴20 和右铰接轴21均通过装有轴承的铰接轴承座19跟前车架11铰接。前悬架系统5和后悬 架系统6均由连接机构和转向机构组成，转向机构包括转向电机IO，转向电机10固定于 转向电机套筒16内，转向电机10的输出轴通过键与连接机构的连接臂14上端相接，连 接臂14与前轮1或后轮2相连。其中，转向电机套筒16通过螺栓跟车架9固连，轴承 座17通过螺钉跟转向电机套筒16固连，角接触轴承15安装在轴承座17内，其外圈分 别通过轴承座17和转向电机套筒16定位，内圈中安装连接臂14，连接臂14通过其自身 的凸台和锁紧螺帽18跟角接触轴承15内圈固定。连接臂14下端跟车轮轴通过销钉固连。 转向电机IO通过螺钉安装在转向电机套筒16内，其输出轴跟连接臂14通过键连接。转 向时其动力通过连接臂14传送到前后车轮上。由于前后车轮接地点与转向电机10输出 轴轴心延长线不相交，所以在转向时前后车轮接地点是绕前后转向电机IO输出轴轴心转 动的。在较佳实施例中，转向电机IO自带电磁制动器。当路况不是越障或阴阳路面时，电机13通过起自身带的电磁制动器制动，直接驱动 四轮，转向通过前轮1、后轮2联动转向。由于本发明车架9分为前车架11和后车架12两节，且前后车架铰接，使得车轮有良好的接地性能，可以保持在粗糙路面行驶时车 轮始终接地，这样既可以使得车的重力可以由四轮平均承载，还可以获得更大的地面附 着力得以驱动。当车越障或走阴阳路面时，可以主动调节电机13，通过调节左右悬架的相对转动达 到减缓或消除侧倾的目的。当车在斜坡上横向行驶时由于重力的原因，使得左轮3和右轮4中位于下边的轮子 分担的车轮重力要大于其余各轮，而上边轮子分担的重力要小于其他轮子。这样重力在 各车轮上的分配不均匀，不能发挥电机的效率。由于转向电机10轴线与地面交点与前后 轮接地点不重合，所以前后轮可以相对车架9改变布置方式。加入左轮3在下，可以把 后轮2转向180度，从而使其接地点相对下移，这样既可以减少左轮3分担的重力，又 可以增加右轮4分担的重力，于是使得各车轮分担的重力尽可能的均衡，最大程度上发 挥驱动电机的效率。当车在一边路面容易枬塌的路况行驶时，本发明前后轮可以通过转向相对车架9改 变布置方式。比如右边路面容易坍塌，可以把后轮2转向180度，从而使其接地点相对 右移，这样使得原来的四轮三辄变为了四轮四辄，此时车的重心位于前轮l、后轮2、左 轮3各自接地点所组成的三角形中，这样减轻了右轮4分担的车的重力，从而较少了右 边路面坍塌的可能性。即算是右边路面坍塌，由于重心已经相对左偏，所以车仍然能保 持平稳行驶。当车遇到不可逾越的障碍时，此车可以发挥其360度原地转向的超强避障功能，原 地转向时只需将前后轮转向至各自轮轴线延长线通过车的重心，然后前轮1和后轮2差 速，左轮3和右轮4差速即可。
权利要求
1、一种路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于它包括可转动的车架(9)以及安装于车架(9)上菱形布置的前轮(1)、后轮(2)、左轮(3)和右轮(4)，所述前轮(1)和后轮(2)分别通过前悬架系统(5)和后悬架系统(6)固定于车架(9)上，左轮(3)和右轮(4)分别固定在左悬架系统(7)和右悬架系统(8)上，所述车架(9)包括安装有前轮(1)的前车架(11)、安装有后轮(2)的后车架(12)以及铰接轴承座(19)、左铰接轴(20)、右铰接轴(21)、电机(13)、连接座(22)，左悬架系统(7)固定于左铰接轴(20)上，右悬架系统(8)固定于右铰接轴(21)上，所述左铰接轴(20)通过连接座(22)与后车架(12)固连，电机(13)固定安装在左铰接轴(20)端部，电机(13)的输出轴与右铰接轴(21)固连，铰接轴承座(19)固定在前车架(11)上，所述左铰接轴(20)和右铰接轴(21)均通过装有轴承的铰接轴承座(19)跟前车架(11)铰接。
2、 根据权利要求l所述的路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于所述前悬 架系统(5)和后悬架系统(6)均由连接机构和转向机构组成，所述转向机构包括转向 电机(10)，转向电机(10)固定于转向电机套筒(16)内，转向电机套筒(16)固定于 车架(9)上，转向电机(10)的输出轴通过键与连接机构的连接臂(14)上端相接。
3、 根据权利要求2所述的路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于所述连接 机构包括轴承座(17)、角接触轴承(15)以及连接臂(14)，转向电机套筒(16)与连 接机构的轴承座(17)相连，角接触轴承(15)安装在轴承座(17)内，其外圈分别通 过轴承座(17)和转向电机套筒(16)定位，内圈中安装连接臂(14),所述连接臂(14) 通过其自身的凸台和锁紧螺帽(18)与角接触轴承(15)内圈相连，连接臂(14)与前 轮(1)或后轮(2)相连。
4、 根据权利要求2或3所述的路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于所述 前轮(1)或后轮(2)的接地点与转向电机(10)输出轴的轴心延长线不相交。
全文摘要
一种路面自适应菱形月球车移动系统，它包括可转动的车架以及安装于车架上菱形布置的前轮、后轮、左轮和右轮，所述前轮和后轮分别通过前悬架系统和后悬架系统固定于车架上，左轮和右轮分别固定在左悬架系统和右悬架系统上，所述车架包括前车架和后车架，左悬架系统固定于左铰接轴上，右悬架系统固定于右铰接轴上，所述左铰接轴通过连接座与后车架固连，电机固定安装在左铰接轴端部，电机的输出轴与右铰接轴固连，铰接轴承座固定在前车架上，所述左铰接轴和右铰接轴均通过装有轴承的铰接轴承座跟前车架铰接。本发明采用四轮三轴菱形底盘的结构，具有地形适应能力强、结构紧凑、轻量化程度高、越野性能好、车体姿态平稳、可靠性高的优点。
文档编号B62D61/10GK101249854SQ200810030900
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者文桂林, 金秋谈, 钟志华 申请人:湖南大学