CN109708899A - 用于火星地表模拟环境的可变角度坡道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，包括水平平台、倾斜升降平台、水平升降平台、液压装置、控制装置和安全防护装置，水平平台和水平升降平台之间设置倾斜升降平台，三者构成平地‑坡道‑平地结构的坡道装置。液压装置按照控制装置的指令，进行坡道角度调整，调整完成后，紧固安全防护装置，保障坡道角度不因漏油等意外情况发生变化。本发明可承载火壤面积大，结构合理完善，自动化程度高，角度调节操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及深空探测环境模拟技术领域，具体是指一种承载重量大，调节精度、安全系数及自动化程度高的用于火星地表模拟环境的可变角度坡道。
背景技术
地表模拟环境的应用范围特别广泛，是农业、建筑业、交通业、航空航天方面实验的主要设备之一。该平台对于火星地表环境模拟起到关键作用或者可以模拟外太空星球表面的地形地貌，以供探测车行走模拟等。这样的模拟作业可以了解坡度、土壤与车轮间的相互作用关系，进而可以缩短探测车的研制和投产周期，更加快速地进行实验和定型并对新机械产品的开发和推广有着十分重要的意义。
目前我国对火星地表环境模拟平台的设计存在的不足主要体现在整个平台尺寸和承载重量均较小，机械化程度较低，需要人工参与的程度较高，可实现的模拟环境单一、模拟环境精度不高等。随着火星探测工程的开展，急需研制大型、重载、安全、高精度及自动化程度高的火星地表模拟环境平台。
发明内容
为了更好地解决上述问题，本发明公开了一种作业面积大、承载重、安全可靠、高精度及自动化程度高的用于火星地表模拟环境的平地-坡道-平地三段式结构可变角度坡道。
用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，包括基础以及全部设置在基础之上的水平平台、倾斜升降平台、水平升降平台、液压装置、控制装置和安全防护装置，其中，水平平台设置在基础表面上，水平升降平台底部通过轮毂放置在基础表面的滑轨上，上述水平平台和水平升降平台之间设置有一倾斜升降平台以使两者之间具有倾斜面形成坡道，倾斜升降平台一端与水平平台进行转轴连接，另一端通过橡胶板与水平升降平台进行过渡连接，在调整坡道角度时，除了倾斜升降平台角度变化，与其连接的水平升降平台需要做相应的垂直升降和沿着滑轨的平移以保持两个平台之间的紧密连接；在这过程中，由控制装置对倾斜升降平台和水平升降平台的液压升降装置以及水平升降平台的液压平移装置进行控制，实现倾斜升降平台一端的升降功能和对应的水平升降平台升降、平移功能，组合实现无级连续变动的倾角变化。
其中，所述的安全防护装置为布置在倾斜升降平台和水平升降平台周边的支撑方钢。坡道角度调整到位后，关闭液压油路阀门，支起支撑方钢，防止油路出现意外泄漏的情况下，坡道装置的角度发生变化。
其中，液压装置由油源电机、液压缸、液压油等组成，可变角度坡道共配置三套液压装置。1套液压升降装置用于推动倾斜升降平台角度变化，1套液压升降装置用于推动水平升降平台高度变化，还有1套液压平移装置用于推动水平升降平台沿滑轨水平移动。
其中，控制装置配套遥控器，实现对三套液压装置油源电机的控制。倾斜升降平台与水平平台的连接部位安装角度传感器，实时检测倾角变化，并将角度信号传送给控制装置，水平升降平台和倾斜升降平台之间安装限位开关，并纳入控制装置。工作人员根据实时角度和目标角度，使用遥控器完成角度调节。
其中，水平平台的两侧，倾斜升降平台的两侧，水平升降平台的两侧及远离倾斜升降平台的一侧，焊接挡板，使得可调角度坡道内部区域成为土槽，并在土槽内铺设模拟火星土壤和模拟火星岩石，构成对火星地形地貌的模拟。
与现有技术相比，本发明的作业整备面积大、承载重，角度调节快速，方便进行火星车在火星地表模拟环境实验。进而可以得到车轮与火壤之间的相互关系，可以缩短探测车的研制周期。此外，自动化程度高，操作简单，减少劳动力，提高了火星地表模拟环境的转换操作效率。可调角度坡道为无级连续变动可调整角度的土槽形式，不进行爬坡试验时，坡道可放至最低角度；进行爬坡试验时，可以根据工况设置不同的坡道角度并保持坡道角度稳定不变。而且，本发明安全可靠，为了避免液压***泄压失稳，保证液压升降平台角度不变，加装安全防护装置，从而确保***绝对安全。
附图说明
图1是本发明的平地-坡道-平地三段式坡道结构示意图；
图2是本发明的用于火星地表模拟环境的可变角度坡道在倾斜升降平台工作状态为倾角30°时的示意图；
附图标记：1.水平升降平台支撑*** 2.油源电机 3.电气控制柜 4.安全防护支撑 5.水平升降平台 6.倾斜升降平台 7.水平平台 8.液压缸 9.滑轨
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，这些说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。其中，图1给出了本发明的平地-坡道-平地三段式可调角度坡道结构示意图，可以模拟从平地开始爬坡，沿斜坡上坡，到坡顶后上到平地，以及相反路线的下坡过程。
图2给出了本发明的火星地表模拟环境的可变角度坡道示意图。图中5为水平升降平台，6为倾斜升降平台，7为水平平台。其中，1为水平升降平台支撑***，其支撑臂上安装有一台液压缸，用于水平升降平台垂直方向的升降，其底部安装有一台液压缸，用于水平升降平台沿滑轨方向的平移；2为油源电机组，集成了三套液压装置的油源电机和阀门；3为电气控制柜，集成了控制装置；4为安全防护支撑，用于坡道角度调节到位后锁紧结构，防止因为漏油等意外导致角度变化；8为倾斜升降平台的液压缸，用于推动斜坡角度变化；9为滑轨，当坡道角度调整时，水平升降平台需要对应升降和平移，水平升降平台通过轮毂放置在滑轨上，滑轨提供了水平升降平台重量的支撑及平移方向的导向。
主体结构安装：首先将基础用高强度螺栓固定在安装面上，基础主要由方钢和滑轨组成，是整个可变角度坡道装置安装的基准。然后将水平平台7利用天车放到对应的基础位置并焊接在基础上。水平平台7与倾斜升降平台6通过转轴连接，起吊倾斜升降平台6，将其与水平平台7对接，并穿入转轴，插上定位销，然后将倾斜升降平台液压缸8的底部与基础连接，完成倾斜升降平台的安装。最后起吊水平升降平台5，将其轮毂放在基础的滑轨上，安装水平升降平台与基础之间的平移液压缸，完成水平升降平台的安装。倾斜升降平台6与水平升降平台5分离，二者直接通过橡胶板过渡连接。
主体结构搭建后，将两侧挡板焊接到水平升降平台5，倾斜升降平台6和水平平台7上。天车配合安装油源电机，连接各油路，连接完成后，对液压***进行洗油。在倾斜平台和水平平台的连接处安装角度传感器，在水平升降平台和倾斜升降平台之间安装限位开关。安装控制柜内继电器等部件，将油源电机、角度传感器和限位开关的线路走到控制柜，导入组态软件，控制柜和遥控器，作为可调角度坡道的控制装置。
工作流程：
开机准备：检查设备周围有无漏油，确保无明显漏油；检查设备周围无障碍物，倾斜平台滑轨没有干涉障碍物；如果安全防护支撑已安装，拆卸安全防护支撑。
***上电：三相插头***指定插头盒，接好地线。检查各个线路均接线完好。把负荷开关置于on，电源指示灯亮。释放面板急停按钮，旋转按钮置于遥控器状态。读取控制面板上的角度数据，确认当前角度。
坡道角度调整：根据目标角度和当前角度，如果角度增大，则需要水平升降平台上升、趋近，倾斜升降平台上升；如果角度减小，则水平升降平台下降、趋远，倾斜升降平台下降。确认后，依次按动遥控器上的相应按钮，并观察角度变化，直到坡道角度达到目标角度。在调节过程中，由于水平升降平台和倾斜升降平台之间安装了限位开关，所以两者不会距离过近产生碰撞。
完成角度调整后，关闭电源，关闭油阀，安装安全防护装置。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，包括基础以及全部设置在基础之上的水平平台、倾斜升降平台、水平升降平台、液压装置、控制装置和安全防护装置，其中，水平平台设置在基础表面上，水平升降平台底部通过轮毂放置在基础表面的滑轨上，上述水平平台和水平升降平台之间设置有一倾斜升降平台以使两者之间具有倾斜面形成坡道，倾斜升降平台一端与水平平台进行转轴连接，另一端通过橡胶板与水平升降平台进行过渡连接，在调整坡道角度时，除了倾斜升降平台角度变化，与其连接的水平升降平台需要做相应的垂直升降和沿着滑轨的平移以保持两个平台之间的紧密连接；在这过程中，由控制装置对倾斜升降平台和水平升降平台的液压升降装置以及水平升降平台的液压平移装置进行控制，实现倾斜升降平台一端的升降功能和对应的水平升降平台升降、平移功能，组合实现无级连续变动的倾角变化。
2.如权利要求1所述的用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，其中，所述的安全防护装置为布置在倾斜升降平台和水平升降平台周边的支撑方钢。
3.如权利要求2所述的用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，其中，坡道角度调整到位后，关闭液压油路阀门，支起支撑方钢，防止油路出现意外泄漏的情况下，坡道装置的角度发生变化。
4.如权利要求1所述的用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，其中，液压装置由油源电机、液压缸组成，可变角度坡道共配置三套液压装置：1套液压升降装置用于推动倾斜升降平台角度变化，1套液压升降装置用于推动水平升降平台高度变化，还有1套液压平移装置用于推动水平升降平台沿滑轨水平移动。
5.如权利要求1所述的用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，其中，控制装置配套遥控器，实现对三套液压装置油源电机的控制。
6.如权利要求1所述的用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，其中，倾斜升降平台与水平平台的连接部位安装角度传感器，实时检测倾角变化，并将角度信号传送给控制装置，水平升降平台和倾斜升降平台之间安装限位开关，并纳入控制装置。
7.如权利要求1所述的用于火星地表模拟环境的可变角度坡道，其中，水平平台的两侧，倾斜升降平台的两侧，水平升降平台的两侧及远离倾斜升降平台的一侧，焊接挡板，使得可调角度坡道内部区域成为土槽，并在土槽内铺设模拟火星土壤和模拟火星岩石，构成对火星地形地貌的模拟。
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