一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置及转移方法

本发明属于星球巡视器转移，特别是涉及一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置及转移方法。

背景技术：

1、转移机构是将着陆器搭载的巡视器转移释放到星球表面的组件，它在地外天体探测领域有着重要应用。转移机构所代表的转移释放技术是整个地外天体探测任务所需的技术体系中的关键技术之一，是决定探测任务成败的关键一环。

2、根据着陆方式及巡视器质量不同，转移机构的形式多样。以月球车的转移工作为例，其要求在地月转移段、环月段和动力下降段等飞行过程，月球车及转移机构应可靠压紧在着陆器的侧壁上，并能承受横向和纵向加速度载荷；在着陆器安全着陆月面后，月球车在转移机构的作用下可靠转移至月面并可靠脱离。这也就对转移机构提出了更高的要求，需要落月转移机构在飞行阶段及落月转移前，月球车及转移机构安全可靠压紧安装在着陆器上；着陆器在落月后，转移机构及月球车实现与着陆器的分离解锁，转移机构将月球车可靠转移至月面，同时，着陆器存在侧倾俯仰等各种工况，为此，转移机构应能在各种着陆工况下，均可实现将月球车可靠转移至月面，月球车落月地点应具有一定可选范围，以避开月面凹坑和凸起；月球车平稳落月后，月球车与转移机构脱离，实现月球车月面自由行走。

3、其他巡视器的要求与月球车基本相同，因此需要提供一种能够满足现阶段星球巡视器转移的方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置及转移方法，以满足现有巡视器转移的需求。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，它包括摆杆、吊杆、缓释绳、姿控绳和定长绳，所述摆杆一端通过姿控铰与吊杆一端相连，另一端与第一凸轮铰接相连，所述吊杆的另一端通过脱离机构与星球巡视器相连，所述第一凸轮与摆转电机相连，摆转电机控制摆杆沿水平方向摆转，所述缓释绳一端缠绕在缓释绳轮上，另一端与脱离机构相连，所述缓释绳轮与缓释电机相连，所述姿控绳一端设置在第一凸轮上，另一端与吊杆相连，所述定长绳一端缠绕在定长绳轮上，另一端与摆杆相连，所述缓释绳轮、定长绳轮、缓释电机、摆转电机和第一凸轮均设置在着陆器上。

3、更进一步的，所述脱离机构包括连接座、脱离销和翻转钩，所述连接座与星球巡视器相连，所述脱离销与缓释绳相连，所述连接座内部两侧均铰接有翻转钩，所述翻转钩的铰接处设置有转轴扭簧，所述脱离销与翻转钩限位配合，所述连接座上在翻转钩外侧对应位置设置有第二限位块。

4、更进一步的，所述转移装置在收拢状态时，星球巡视器通过压紧机构与着陆器相连，所述压紧机构与解锁机构相连。

5、更进一步的，所述压紧机构包括限位杆、承力锥环和锁盖，所述承力锥环与着陆器相连，所述锁盖与星球巡视器相连，所述限位杆滑动连接在分离杆内部，所述分离杆一端与承力锥环相连，另一端插入锁盖内，所述限位杆中部设置有凸台，凸台底面与承力锥环之间设置有限位弹簧，所述承力锥环与锁盖之间设置有助分弹簧，所述分离杆周围开设有多个通孔，所述通孔内设置有滚珠，所述锁盖上开设有球槽，所述滚珠与球槽卡合，所述限位杆与解锁机构相连。

6、更进一步的，所述解锁机构与缓释绳轮相连。

7、更进一步的，所述解锁机构为偏心轮解锁机构，所述偏心轮解锁机构包括偏心轮和解锁拉绳，所述偏心轮设置在缓释绳轮的端面上，所述解锁拉绳一端与偏心轮相连，另一端与限位杆相连。

8、更进一步的，所述解锁机构为凸轮滑杆解锁机构，所述凸轮滑杆解锁机构包括第二凸轮、滑杆和解锁拉绳，所述第二凸轮设置在缓释绳轮的端面上，所述第二凸轮侧边与滑杆一端接触配合，所述滑杆的另一端与解锁拉绳相连，所述解锁拉绳与限位杆相连。

9、更进一步的，所述滑杆侧面设置有限位槽，所述限位槽与限位销锁紧配合。

10、更进一步的，所述解锁拉绳上设置有转向滑轮。

11、更进一步的，所述第一凸轮通过安装座与着陆器相连，所述第一凸轮与安装座转动连接，所述摆转电机设置在安装座上，所述摆转电机通过齿轮减速组与第一凸轮相连。

12、更进一步的，所述定长绳轮设置在着陆器侧壁上部，数量为两个，两个定长绳轮分别布置在摆杆的两侧。

13、更进一步的，所述定长绳轮侧面设置有摩擦片，所述摩擦片与预紧弹簧相连。

14、更进一步的，所述第一凸轮侧面设置有15°的斜面。

15、更进一步的，所述摆杆与吊杆之间设置有拉簧。

16、更进一步的，所述摆杆上设置有第一限位块，所述第一限位块与星球巡视器底部配合。

17、更进一步的，所述姿控铰上设置有槽型凸轮。

18、更进一步的，所述摆杆与第一凸轮之间设置有涡卷弹簧，所述缓释绳穿过吊杆内部。

19、一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置的转移方法，它包括以下步骤：

20、步骤1：缓释电机旋转，带动解锁机构，完成星球巡视器与着陆器的解锁；

21、步骤2：缓释电机继续旋转，通过缓释绳轮释放缓释绳，摆杆在自身重力及涡卷弹簧的作用下，发生顺时针摆转运动，姿控绳在第一凸轮的作用下牵引吊杆展开，展开过程中被动释放定长绳，摆杆展开至极限位置时，定长绳锁定吊杆位置；

22、步骤3：摆转电机工作，通过第一凸轮带动吊杆沿水平方向摆转，在摆转弧线上选取合适的着陆点；

23、步骤4：确定着陆点后，缓释电机继续释放缓释绳，缓释绳通过以续送的方式将星球巡视器吊续送至星球表面；

24、步骤5：缓释电机继续释放缓释绳，脱离机构解锁，完成星球巡视器与缓释绳的脱离。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够利用缓释电机控制摆杆和吊杆有序展开，从而实现巡视器轨迹可控的转移；同时通过摆转电机控制转移机构绕x轴摆转，实现着陆位置的选择。在极限工况下，巡视器可选择着陆范围较充裕，涵盖了着陆器的-z面及+y面区域，极大增加了星球车的光照范围。

26、巡视器与转移装置初始态为收拢并压紧于着陆器侧壁，转移装置的吊杆与星球车的顶部连接，转移装置的摆杆被约束于着陆器侧壁与巡视器底面之间，巡视器与着陆器采用锁紧机构压紧，通过控制锁紧机构的锁定及解锁，即可实现压紧机构及巡视器的同步压紧与解锁释放。

27、巡视器的压紧、解锁及转移机构实现了共体设计，结构简单，可靠性高。能够以圆弧线的形式选择着陆地点，选择范围比较大，受工况影响小。巡视器解锁及脱离方式，摆脱了对火工解锁的依赖，减轻了整体质量。整个转移装置采用杆-绳结构，质量轻便，可靠性高。

技术特征：

1.一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：它包括摆杆(3)、吊杆(4)、缓释绳(5)、姿控绳(6)和定长绳(7)，所述摆杆(3)一端通过姿控铰(13)与吊杆(4)一端相连，另一端与第一凸轮(12)铰接相连，所述吊杆(4)的另一端通过脱离机构(32)与星球巡视器(1)相连，所述第一凸轮(12)与摆转电机(11)相连，摆转电机(11)控制摆杆(3)沿水平方向摆转，所述缓释绳(5)一端缠绕在缓释绳轮(8)上，另一端与脱离机构(32)相连，所述缓释绳轮(8)与缓释电机(10)相连，所述姿控绳(6)一端设置在第一凸轮(12)上，另一端与吊杆(4)相连，所述定长绳(7)一端缠绕在定长绳轮(9)上，另一端与摆杆(3)相连，所述缓释绳轮(8)、定长绳轮(9)、缓释电机(10)、摆转电机(11)和第一凸轮(12)均设置在着陆器(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述脱离机构(32)包括连接座(33)、脱离销(34)和翻转钩(35)，所述连接座(33)与星球巡视器(1)相连，所述脱离销(34)与缓释绳(5)相连，所述连接座(33)内部两侧均铰接有翻转钩(35)，所述翻转钩(35)的铰接处设置有转轴扭簧(36)，所述脱离销(34)与翻转钩(35)限位配合，所述连接座(33)上在翻转钩(35)外侧对应位置设置有第二限位块(37)。

3.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述转移装置在收拢状态时，星球巡视器(1)通过压紧机构与着陆器(2)相连，所述压紧机构与解锁机构相连。

4.根据权利要求3所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述压紧机构包括限位杆(17)、承力锥环(26)和锁盖(28)，所述承力锥环(26)与着陆器(2)相连，所述锁盖(28)与星球巡视器(1)相连，所述限位杆(17)滑动连接在分离杆(29)内部，所述分离杆(29)一端与承力锥环(26)相连，另一端插入锁盖(28)内，所述限位杆(17)中部设置有凸台，凸台底面与承力锥环(26)之间设置有限位弹簧(30)，所述承力锥环(26)与锁盖(28)之间设置有助分弹簧(31)，所述分离杆(29)周围开设有多个通孔，所述通孔内设置有滚珠(27)，所述锁盖(28)上开设有球槽，所述滚珠(27)与球槽卡合，所述限位杆(17)与解锁机构相连。

5.根据权利要求4所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述解锁机构与缓释绳轮(8)相连。

6.根据权利要求5所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述解锁机构为偏心轮解锁机构，所述偏心轮解锁机构包括偏心轮(16)和解锁拉绳(25)，所述偏心轮(16)设置在缓释绳轮(8)的端面上，所述解锁拉绳(25)一端与偏心轮(16)相连，另一端与限位杆(17)相连。

7.根据权利要求5所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述解锁机构为凸轮滑杆解锁机构，所述凸轮滑杆解锁机构包括第二凸轮(18)、滑杆(20)和解锁拉绳(25)，所述第二凸轮(18)设置在缓释绳轮(8)的端面上，所述第二凸轮(18)侧边与滑杆(20)一端接触配合，所述滑杆(20)的另一端与解锁拉绳(25)相连，所述解锁拉绳(25)与限位杆(17)相连。

8.根据权利要求7所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述滑杆(20)侧面设置有限位槽，所述限位槽与限位销(19)锁紧配合。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述解锁拉绳(25)上设置有转向滑轮。

10.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述第一凸轮(12)通过安装座(21)与着陆器(2)相连，所述第一凸轮(12)与安装座(21)转动连接，所述摆转电机(11)设置在安装座(21)上，所述摆转电机(11)通过齿轮减速组(22)与第一凸轮(12)相连。

11.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述定长绳轮(9)设置在着陆器(2)侧壁上部，数量为两个，两个定长绳轮(9)分别布置在摆杆(3)的两侧。

12.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述定长绳轮(9)侧面设置有摩擦片(23)，所述摩擦片(23)与预紧弹簧(24)相连。

13.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述第一凸轮(12)侧面设置有15°的斜面。

14.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述摆杆(3)与吊杆(4)之间设置有拉簧(14)。

15.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述摆杆(3)上设置有第一限位块(15)，所述第一限位块(15)与星球巡视器(1)底部配合。

16.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述姿控铰(13)上设置有槽型凸轮。

17.根据权利要求1所述的一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置，其特征在于：所述摆杆(3)与第一凸轮(12)之间设置有涡卷弹簧，所述缓释绳(5)穿过吊杆(4)内部。

18.一种如权利要求1-17任意一项所述的折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置的转移方法，其特征在于：它包括以下步骤：

技术总结
本发明提出了一种折展杆侧摆续送星球巡视器转移装置及转移方法，属于星球巡视器转移领域。转移装置包括摆杆、吊杆、缓释绳、姿控绳和定长绳，所述摆杆一端通过姿控铰与吊杆一端相连，另一端与第一凸轮铰接相连，所述吊杆的另一端通过脱离机构与星球巡视器相连，所述第一凸轮与摆转电机相连，摆转电机控制摆杆沿水平方向摆转，所述缓释绳一端缠绕在缓释绳轮上，另一端与脱离机构相连，所述缓释绳轮与缓释电机相连，所述姿控绳一端设置在第一凸轮上，另一端与吊杆相连，所述定长绳一端缠绕在定长绳轮上，另一端与摆杆相连，所述缓释绳轮、定长绳轮、缓释电机、摆转电机和第一凸轮均设置在着陆器上。它主要用于星球巡视器的转移。

技术研发人员：李海连,李建永,王立才,杨飞,王印超,张伟伟,唐钧跃,迟关心,姜生元
受保护的技术使用者：北华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12