CN201161630Y - 主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***，它包括类菱形车架以及安装于车架上具有独立驱动***的前轮、后轮、左轮和右轮，所述前轮和后轮分别通过前悬架***和后悬架***固定于车架上，左轮和右轮分别通过左悬架***和右悬架***固定于车架上，所述前悬架***和后悬架***包括摇臂动力机构和转向机构，前后轮联动转向，左悬架***和右悬架***包括摇臂动力机构。本实用新型采用四轮三轴菱形底盘和主动摆臂的结构，充分发挥了轮式驱动方式的高效移动性和脚式移动***的爬行能力，是一种结构简单紧凑、成本低廉、能适合各种恶劣环境下作业、适用范围广、稳定性好、可靠性高、转向灵活机动性强的主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***。

Description

主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***

技术领域

本实用新型主要涉及到行走装置的设计领域，特指一种主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***，可适用于恶劣环境下的无人探测和矿石采集领域。

背景技术

目前国内的月球探测车，基本都是采用平行布置方式的六轮行驶***，结构相对比较复杂，直接影响其轻量化和可靠性。另外，悬架多采用被动接地方式，其越野性能和机动性能受到了一定的限制。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。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、轻便，但由于不具备越野性而不在选择范围之内。若要发挥四轮车的结构简单和可靠性强的优势，就必须通过新概念的创新设计提高其越野性等行驶性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、成本低廉、能适合各种恶劣环境下作业、适用范围广、稳定性好的主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***，其特征在于：它包括类菱形车架以及安装于车架上具有独立驱动***的前轮、后轮、左轮和右轮，所述前轮和后轮分别通过前悬架***和后悬架***固定于车架上，左轮和右轮分别通过左悬架***和右悬架***固定于车架上，所述前悬架***和后悬架***包括摇臂动力机构和转向机构，前后轮联动转向，左悬架***和右悬架***包括摇臂动力机构。

所述摇臂动力机构包括电机、摇臂蜗轮蜗杆减速机以及摇臂，所述电机的输出轴通过摇臂蜗轮蜗杆减速机与摇臂相连，摇臂与车轮相连。

所述转向机构包括转向电机和转向蜗轮蜗杆减速机，转向电机的输出轴通过转向蜗轮蜗杆减速机与摇臂动力机构中摇臂相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点就在于：

1、本实用新型创新性的采用四轮三轴菱形底盘和主动摆臂的新型结构，充分发挥了轮式驱动方式的高效移动性和脚式移动***的爬行能力，且采用四轮独立驱动，具有越野性能好，通过能力强的特点。

2、本实用新型主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***车轮数量少，结构简单，轻量化程度高，提高了行驶***可靠性。

3、本实用新型主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***采用主动的悬架结构，而且其菱形布置可以根据需要通过主动摇臂和前后轮绕前后悬架转向来改变四轮相对车架的着地点，从而实现重心可以位于四轮中任意三个轮子之间，增强了月球车的翻越障碍物和跨越壕沟的能力，从而增强了月球车的越野性能。

4、本实用新型主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***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、本实用新型主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***采用可以反行程自锁的蜗轮蜗杆减速机联结悬架与车身，摇臂时通过电机输入动力蜗轮蜗杆减速机输出动力来驱动摇臂，不摇臂时通过蜗轮蜗杆减速机的反行程自锁能力固定摇臂。即使摇臂动力输入装置出现故障时该实用新型依然可以正常行使。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中悬架的结构示意图；

图3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8是本实用新型应用实例中翻越障碍的示意图；

图4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6、4-7、4-8是本实用新型应用实例中跨越沟壕的示意图；

图5-a、5-b、5-c是本实用新型应用实例中抗侧倾的示意图；

图6是本实用新型的侧视结构示意图。

图例说明

1、前轮                2、前悬架

3、右轮                4、右悬架

5、后悬架              6、后轮

7、左轮                8、左悬架

9、车架                10、摇臂电机

11、摇臂蜗轮蜗杆减速机    12、摇臂

13、转向蜗轮蜗杆减速机    14、转向电机

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1、图2和图6所示，本实用新型的主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***，它包括类菱形车架9以及安装于车架9上具有独立驱动***的前轮1、后轮6、左轮7和右轮3，前轮1和后轮6分别通过前悬架***2和后悬架***5固定于车架9上，左轮7和右轮3分别通过左悬架***8和右悬架***4固定于车架9上，前悬架***2和后悬架***5包括摇臂动力机构和转向机构，左悬架***8和右悬架***4包括摇臂动力机构。其中，摇臂动力机构包括摇臂电机10、摇臂蜗轮蜗杆减速机11以及摇臂12，摇臂电机10的输出轴通过摇臂蜗轮蜗杆减速机11与摇臂12相连，摇臂12与车轮相连。转向机构包括转向电机14和转向蜗轮蜗杆减速机13，转向电机14的输出轴通过转向蜗轮蜗杆减速机13与摇臂动力机构中摇臂12相连。其中，所有摇臂12都通过反行程自锁的蜗轮蜗杆减速机11与车架9相连，摆臂时通过蜗轮蜗杆减速机11的动力输出实现摇臂12，平时不需要动力维持。

在普通粗糙路面行驶时，利用减速机的自锁，使悬架保持固定。由于月球车行驶***速度极其缓慢，将通过主动控制独立悬架的摇臂12，提高越野性能。转向通过前、后轮联动转向，转向时，摇臂电机10输入的动力由转向蜗轮蜗杆减速机12输出，带动前后摇12臂绕其中心旋转，而摇臂12跟车轮轴是固联在一起的，所以前、后轮也会绕摇臂12中心旋转，即实现转向。同时，由于车轮接地点与摇臂12中心线延长线与地面的交点，不是一个点，所以在转向时，车轮接地点会绕摇臂12轴线转动，也即改变了车轮相对车身的接地位置。

当月球车检测到前面有障碍物时，通过控制实现主动摇臂调整悬架可以使月球车翻越高于车轮半径的障碍物，具体过程为：1、当月球车检测到前方有障碍物时，停止四轮驱动，抬起前悬架2，同时启动右轮3、后轮5和左轮7的驱动电机，使月球车向前运行，直到右轮3和左轮7与陡壁处接触，并回转前摇臂，使前轮1与障碍物上表面接触(如图3-步骤2)。2、停止驱动，启动前悬架2、右悬架4和左悬架8的摇臂电机，使前摇臂与左右摇臂向后摆动，直至重力线方向通过右轮3和左轮7轮心(如图3-步骤3)。3、前轮摇臂停止摆动，仅让中间摇臂向后继续摆动，同时四轮驱动，保证中间轮水平方向与障碍物陡壁处接触(如图3-步骤4)。4、当右轮3和左轮7轮心距地面的高度大于障碍物高度时，左右轮摇臂停止转动，继续四轮驱动，当左右轮爬上障碍物时适度上扬后轮摇臂，通过驱动牵引月球车爬上障碍(如图3-步骤5、6和7)。5、前行一小段距离后，停止四轮驱动，四轮解锁，根据各轮摇臂的摆动程度回摆至正常行驶角度(如图3-步骤8)。

越壕的具体过程如下：1、当检测到前方有壕沟，停止四轮驱动，四摇臂同时摆为垂直位置，然后将后轮6转向转至180度，使重心位于前轮1、左轮7、后轮6组成的三角形间。然后将前后摇臂向上摆开一定角度，同时将左轮摇臂后摆一小角度，右轮摇臂前摆一个相对比较大的角度，使得重心位于左轮7、右轮3、后轮6组成的三角形间，如图(4-1)。2、驱动四轮(注意：由于后轮6转向180度，所以前驱时应该实际上后轮6是后退)，前轮1先遇到壕沟，由于重心位于后面三轮之内，所以当前轮1悬空时，车还是能平稳的行使，这样前轮1能平稳的越过壕沟，如图(4-2)。3、第二个到达壕沟的是前摆的右轮3，由于前轮1已到达对岸，重心又位于前轮1、左轮7、后轮6组成的三角形内，所以当右轮3悬空时，车也一样能平稳行驶，从而送右轮3安全越过壕沟，如图(4-3)。这时两轮处于壕沟对岸，两轮未过壕沟，但四轮都接地。4、将右轮3解锁，前后轮摇臂摆至垂直地面，前后轮转向至可以绕右轮3接地点做圆周运动，此时重心将处于前轮1、右轮3、后轮6接地点所组成的三角形内，接下来驱动另外三轮，车体将绕右轮3做圆周运动，左轮7将到达壕沟，但由于重心位于右轮3、前轮1、后轮6三角之内，所以车在左轮7悬空时仍然能平稳行驶，左轮7在其悬空的同时前摆摇臂，使其摆至与右轮3摇臂平齐，当左轮7越过壕沟时，停止驱动，如图(4-4)。5、此时前左右轮都已越过壕沟，此时只有后轮6未越过壕沟，但是处于接地状态。将前后轮转向至正常行驶角度，如图(4-5)。6、此时，左右轮摇臂都是前摆，重心处于左轮7、右轮3、后轮6的三角形中，为了使重心相对前移，将左右两轮摇臂同时往后摆直至重心位于前面三轮接地点的三角之内，如图(4-6)。7、驱动四轮，由于重心处于前部，后轮6悬于壕沟上时车仍然可以平稳行驶，如图(4-7)。8、继续驱动四轮，后轮6即可以安全越过壕沟。即完成了越壕动作，如图(4-8)。

抗侧倾过程：月球车的侧倾角度是由整车的重心高度决定，菱形月球车的悬架具有主动可调整性，可以通过两种方式来改善车身的平顺性，一为通过控制将前悬架和中间悬架向前摆动，后悬架向后摆动，从而整体降低车身的高度(如图5-b)。另一种方式为前、后悬架位置保持不变，通过调整中间轮来保证车身与地面间的侧倾角度(如图5-c)。

Claims (3)

1、一种主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***，其特征在于：它包括类菱形车架(9)以及安装于车架(9)上具有独立驱动***的前轮(1)、后轮(6)、左轮(7)和右轮(3)，所述前轮(1)和后轮(6)分别通过前悬架***(2)和后悬架***(5)固定于车架(9)上，左轮(7)和右轮(3)分别通过左悬架***(8)和右悬架***(4)固定于车架(9)上，所述前悬架***(2)和后悬架***(5)包括摇臂动力机构和转向机构，左悬架***(8)和右悬架***(4)包括摇臂动力机构。

2、根据权利要求1所述的主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***，其特征在于：所述摇臂动力机构包括摇臂电机(10)、摇臂蜗轮蜗杆减速机(11)以及摇臂(12)，所述摇臂电机(10)的输出轴通过摇臂蜗轮蜗杆减速机(11)与摇臂(12)相连，摇臂(12)与车轮相连。

3、根据权利要求1或2所述的主动摇臂式可变菱形四轮月球车移动***，其特征在于：所述转向机构包括转向电机(14)和转向蜗轮蜗杆减速机(13)，转向电机(14)的输出轴通过转向蜗轮蜗杆减速机(13)与摇臂动力机构中摇臂(12)相连。

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