可展收的主被动结合式星球车悬架及其悬架系统的制作方法
【专利说明】可展收的主被动结合式星球车悬架及其悬架系统
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技术领域
[0002]本发明涉及用于外星表面巡视探测的星球车悬架，尤其涉及可展收的主被动结合式星球车悬架及其悬架系统。
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【背景技术】
[0004]对于星球车来说，星球车车载平台要求耗能低、负载能力大、地形适应性和通过性好、控制简单。星球车的此性能主要取决于悬架系统。现国内外已公开的星球车被动式悬架，多采用轴式或桥式平衡系统，一般采用差速器或拨叉机构来实现。轴或桥需要穿过车体，不利于车体本身的热控和载荷布局。如果单侧悬架直接与箱体连接，又被动悬架无法调整车体离地高低，地形适应性能和障碍通过性能非常有限。
[0005]为适应远距离运载能力有限、可用发射包络空间小的限制，对星球车被动悬架进行了改进，一般采用多铰链实现星球车车载平台的折叠，车体起重机加驱动部件实现车载机构的展开。多铰链破坏了结构一体性，铰链部分相对粗重，车体起重机和部分展开驱动部件为一次性设备，资源利用率低。
[0006]已知的车体高度可调主动悬架一般在被动悬架的铰链处安装主驱动机构，通过主动控制关节伸展角度实现车体的调节，相对被动悬架需要增加4至6个驱动部件，调节高度有限，且无法替代起重机，难以实现轻量化和资源合理利用。此种主动悬架主动关节控制和姿态控制复杂、实时性差，需要开发有效的控制方法，控制资源需求大。
[0007]为了有效减小性能与体积、质量之间的矛盾，提高星球车外星表面通过性和适应性、同时最大利用有限资源，需要悬架具有良好的折叠与展开功能，地形自适应能力，并在有限资源中实现巡视器车体高度可调，需要一种针对星球巡视探测需求的主被动结合式星球车悬架。
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【发明内容】
[0009]针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种结构简单紧凑、可折叠展开且折叠展开设备可重复利用、具备自适应地形能力且车体姿态高度可主动调节、控制简单的可展收式主被动结合式星球车悬架及其悬架系统。
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供了一种主被动结合式星球车悬架，包括:主动升降机构，其通过驱动电机带动滑动丝杠转动，进而带动丝杠螺母上下运动，丝杠螺母通过与导轨滑块固定来限制丝杠螺母垂直升降外的其余五个自由度；及平行摇杆机构，其通过一组类似平行四边形的多连杆机构是实现其两侧轮子的近似垂直升降，以此来确保车轮接地压力垂直于地面方向传递。
[0011]一些实施例中，所述主动升降机构中，丝杠上支座，丝杠下支座，导轨固定在星球车车体上，作为主动升降机构的支撑件。
[0012]一些实施例中，所述主动升降机构的驱动电机通过传动链的传递最终带动所述丝杠螺母上下运动，所述丝杠螺母由此作为所述主动升降机构和所述平行摇杆机构的连接件，从而实现主动升降动作向平行摇杆机构的传递。
[0013]一些实施例中，所述平行摇杆机构中，通过立杆，上连杆，摇杆中心块，下连杆组成的多边形实现被动摆动运动，由此使得立杆近似垂直升降，并且所述立杆通过车轮连接件连接至车轮。
[0014]一些实施例中，包括一根所述下连杆和左右两根所述上连杆，通过杆长和孔距合理选取，可以实现所述平行摇杆机构绕所述摇杆中心块转动时，所述立杆可以近似垂直升降，以确保所述车轮接地压力沿垂直方向传递到所述连杆组件。
[0015]一些实施例中，所述摇杆中心块作为所述平行摇杆机构的支撑件，提供3个支撑旋转副，其中所述下连杆和所述摇杆中心块绕铰制孔用螺栓自由转动，所述上连杆和所述摇杆中心块绕铰制孔用螺栓自由转动，所述立杆与上连杆绕铰制孔用螺栓自由转动，所述立杆与所述下连杆绕铰制孔用螺栓自由转动。
[0016]一些实施例中，所述摇杆中心块与所述丝杠螺母通过所述铰制孔用螺栓固定连接，从而使得所述主动升降机构和所述平行摇杆机构组合在一起。
[0017]本发明的另一个方面为一种星球车悬架系统，其包括三组前述被动结合式星球车悬架。
[0018]一些实施例中，所述星球车的车体两侧前端位置分别安装一组主被动结合式悬架；车体后侧安装一组主被动结合式悬架。
[0019]一些实施例中，所述车体两侧前端位置分别安装的一组主被动结合式悬架，其车轮轮辐平面同平行摇杆摆动平面平行，为纵向主被动结合式悬架；所述车体后侧安装一组主被动结合式悬架，其车轮轮辐平面同平行摇杆摆动平面垂直，为横向主被动结合式悬架。
[0020]与现有技术相比，本发明集成了折叠、展开、承载、姿态主动可调、地形自适应等多项功能，其主要的优点在于:
1本发明可展收的主被动结合式悬架及其系统采用了三点直接与箱体连接，确保了巡视器车体的完整性，相对桥式、轴式悬架结构，更有利于巡视器的热控与布局，稳定性高，地形适应能力强。
[0021]2本发明可展收的主被动结合式悬架及其系统使用三组可升降机构完成了星球车的折叠、展开功能，折叠简单，相对现有悬架系统使用的起重机构和展开机构，展开需求的资源少。
[0022]3.本发明可展收的主被动结合式悬架及其系统在星球车巡视时具备自适应地形能力，通过螺母自锁，悬架系统无需主动控制，操作简单。
[0023]4本发明可展收的主被动结合式悬架及其系统在星球车途经崎岖路面时通过升降机构主动控制可实现车体姿态可调，提高星球车星球表面的地形适应性和通过性，且控制简单。
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【附图说明】
[0025]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为根据被发明实施例的悬架系统布局示意图；
图2为根据被发明实施例的单个悬架机构示意图；
图3为根据本发明实施例的升降机构示意图。
[0026]为了方便对本发明的理解，将以上图中各零件的名称表示如下:
I——摇杆中心块 2-滑动丝杠
3—升降驱动电机
4—传动齿轮组
5——丝杠上支座
6——铰制孔用螺栓C
7——上连杆
8——铰制孔用螺栓B
9——铰制孔用螺栓A 10-立杆
II——车轮
12——车轮连接件
13—下连杆
14——丝杠下支座
15——铰制孔用螺栓D 16-导轨
17——滑块
18——螺纹连接孔(丝杠螺母-摇杆中心块)
19——丝杠螺母
【具体实施方式】
[0027]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。
[0028]如图1所示，本发明的可展收的主被动结合式星球车悬架系统，它采用三组可展收的主被动式悬架直接与箱体连接，三组主被动结合式悬架在星球车上合理安装后构成悬架系统，其中每组悬架机构产品状态一致。
[0029]通过箱体连接模块(丝杠上支座5、丝杆下支座14)实现悬架与箱体直接连接，三组悬架机构分布在车体两侧前端和后端面中心，通过合理分配三个支撑点位置，以保证车体平稳性。通过悬架系统的主动升降带动车轮相对车体上下运动，实现着陆后的星球车车载平台折叠展开和星球表面巡视时的车体姿态、