一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置

本发明涉及一种飞行器及释放与部署装置，属于航天飞行器。

背景技术：

1、目前火星地表勘探的主要方式是火星车，火星车属于轮式机器人，其移动范围受地形影响严重。由于火星表面存在多种地貌，仅有部分地貌适合火星车执行勘探任务。而火星飞行器的活动范围不受地貌影响，可在勘探多种地貌的同时，协助火星车执行任务。并且现已证实火星旋翼飞行器的可行性。

2、火星四旋翼飞行器操作方式简单、灵活，相较于其他构型，更为适合火星环境。但四旋翼飞行器机械结构部分尺寸大，结构不紧凑。为使飞行器结构紧凑以便执行航天任务，需要对飞行器进行折展。

3、火星飞行器均依托于着陆器及火星车，在飞行器展开完成后，需将飞行器部署在火星地表。为简化辅助结构，折展与部署过程需协调配合。但目前没有合适的火星四旋翼飞行器结构、折展及部署方案。

技术实现思路

1、本发明为解决目前没有合适的火星四旋翼飞行器结构、折展及部署方案的问题，进而提出一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置。

2、本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括着陆器、底部翻转部件、外包络部件、多自由度机械臂和火星飞行器；底部翻转部件和多自由度机械臂并排安装在着陆器的上表面，外包络部件的底部安装在底部翻转部件上，火星飞行器倒立设置在外包络部件内。

3、进一步的，底部翻转部件包括翻转电机、一级伸缩臂、二级伸缩臂和翻转连接件；翻转电机固定安装在着陆器的上表面，一级伸缩臂的末端与翻转电机的电机轴固定连接，二级伸缩臂的末端插入一级伸缩臂的首端内，翻转连接件与二级伸缩臂的首端固定连接，外包络部件与翻转连接件连接。

4、进一步的，外包络部件包括外包络盖、外包络壳体、火工品一、包带、多个火工品二和两个牵引组件；外包络壳体的顶部设有开口，外包络盖盖装在外包络壳体顶部的开口上，且外包络盖的边缘通过多个火工品二与外包络壳体顶部开口处的边缘连接，外包络壳体的底部与翻转连接件固定连接，外包络壳体的底部通过包带与着陆器的圆柱形固定端固定连接，火星飞行器倒立设置在外包络壳体内，火星飞行器的顶部通过火工品一与外包络壳体内的底面连接，外包络壳体顶部开口的外侧对称设有所述牵引组件。

5、进一步的，每个所述牵引组件包括两个定滑轮、牵引绳和牵引电机；牵引电机固定安装在外包络壳体顶部开口的外侧，两个定滑轮对称设置在外包络壳体顶部开口的内侧和外侧，牵引绳的一端与牵引电机的电机轴固定连接，牵引绳的另一端绕过两个定滑轮后与飞火星飞行器连接。

6、进一步的，火星飞行器包括四个推进电机、四个桨夹、四组桨叶、采样机构、四个旋翼臂、机身、四个锁紧连杆组件、四个旋翼臂连接组件和太阳能电池板；四个旋翼臂均布设置在机身的四周，每个旋翼臂的内端通过旋翼臂连接组件与机身连接，每个旋翼臂的外端安装一个推进电机，推进电机的电机轴上安装一组桨叶，每组桨叶通过桨夹折叠在一起，太阳能电池板安装在机身的顶部，采样机构安装在机身的底部，每个旋翼臂的内容通过一个锁紧连杆组件与机身贴合。

7、进一步的，火星飞行器还包括四个轮组部件和四个支撑腿在；四个支撑腿呈矩形设置在机身的底部，每个支撑腿的上端与机身的底面固定连接，每个支撑腿的下端安装一个轮组部件。

8、本发明的有益效果是：本发明提出的一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置，采用了火星四旋翼飞行器旋翼臂、支撑腿等部件的折展方案，收拢后整体尺寸小，折展过程简单；同时提出了向下释放部署方案，减少了部署所需辅助机构，降低了结构复杂度及部署难度，对火星飞行器折展及部署等具有重要意义。

技术特征：

1.一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置，其特征在于：所述一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置包括着陆器(1)、底部翻转部件(2)、外包络部件(3)、多自由度机械臂(4)和火星飞行器(5)；底部翻转部件(2)和多自由度机械臂(4)并排安装在着陆器(1)的上表面，外包络部件(3)的底部安装在底部翻转部件(2)上，火星飞行器(5)倒立设置在外包络部件(3)内。

2.根据权利要求1所述的一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置，其特征在于：底部翻转部件(2)包括翻转电机(2-1)、一级伸缩臂(2-2)、二级伸缩臂(2-3)和翻转连接件(2-4)；翻转电机(2-1)固定安装在着陆器(1)的上表面，一级伸缩臂(2-2)的末端与翻转电机(2-1)的电机轴固定连接，二级伸缩臂(2-3)的末端插入一级伸缩臂(2-2)的首端内，翻转连接件(2-4)与二级伸缩臂(2-3)的首端固定连接，外包络部件(3)与翻转连接件(2-4)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置，其特征在于：外包络部件(3)包括外包络盖(3-1)、外包络壳体(3-2)、火工品一(3-3)、包带(3-4)、多个火工品二(3-5)和两个牵引组件；外包络壳体(3-2)的顶部设有开口，外包络盖(3-1)盖装在外包络壳体(3-2)顶部的开口上，且外包络盖(3-1)的边缘通过多个火工品二(3-5)与外包络壳体(3-2)顶部开口处的边缘连接，外包络壳体(3-2)的底部与翻转连接件(2-4)固定连接，外包络壳体(3-2)的底部通过包带(3-4)与着陆器(1)的圆柱形固定端固定连接，火星飞行器(5)倒立设置在外包络壳体(3-2)内，火星飞行器(5)的顶部通过火工品一(3-3)与外包络壳体(3-2)内的底面连接，外包络壳体(3-2)顶部开口的外侧对称设有所述牵引组件。

4.根据权利要求3所述的一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置，其特征在于：每个所述牵引组件包括两个定滑轮(3-6)、牵引绳(3-7)和牵引电机(3-8)；牵引电机(3-8)固定安装在外包络壳体(3-2)顶部开口的外侧，两个定滑轮(3-6)对称设置在外包络壳体(3-2)顶部开口的内侧和外侧，牵引绳(3-7)的一端与牵引电机(3-8)的电机轴固定连接，牵引绳(3-7)的另一端绕过两个定滑轮(3-6)后与飞火星飞行器(5)连接。

5.根据权利要求1所述的一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置，其特征在于：火星飞行器(5)包括四个推进电机(5-1)、四个桨夹(5-2)、四组桨叶(5-5)、采样机构(5-6)、四个旋翼臂(5-7)、机身(5-8)、四个锁紧连杆组件(5-9)、四个旋翼臂连接组件(5-10)和太阳能电池板(5-11)；四个旋翼臂(5-7)均布设置在机身(5-8)的四周，每个旋翼臂(5-7)的内端通过旋翼臂连接组件(5-10)与机身(5-8)连接，每个旋翼臂(5-7)的外端安装一个推进电机(5-1)，推进电机(5-1)的电机轴上安装一组桨叶(5-5)，每组桨叶(5-5)通过桨夹(5-2)折叠在一起，太阳能电池板(5-11)安装在机身(5-8)的顶部，采样机构(5-6)安装在机身(5-8)的底部，每个旋翼臂(5-7)的内容通过一个锁紧连杆组件(5-9)与机身(5-8)贴合。

6.根据权利要求5所述的一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置，其特征在于：火星飞行器(5)还包括四个轮组部件(5-3)和四个支撑腿在(5-4)；四个支撑腿(5-4)呈矩形设置在机身(5-8)的底部，每个支撑腿(5-4)的上端与机身(5-8)的底面固定连接，每个支撑腿(5-4)的下端安装一个轮组部件(5-3)。

技术总结
一种火星四旋翼飞行器及滑道式倒立释放与部署装置，它涉及一种飞行器及释放与部署装置。本发明为了解决目前没有合适的火星四旋翼飞行器结构、折展及部署方案的问题。本发明包括着陆器、底部翻转部件、外包络部件、多自由度机械臂和火星飞行器；底部翻转部件和多自由度机械臂并排安装在着陆器的上表面，外包络部件的底部安装在底部翻转部件上，火星飞行器倒立设置在外包络部件内。本发明属于航天飞行器技术领域。

技术研发人员：唐德威,董雅超,全齐全,朱凯杰,蔡皓,邓宗全
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13