CN103162970A - 一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽 - Google Patents

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Abstract

一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，本发明涉及一种星球车实验土槽，本发明为了解决目前没有对星球车进行爬坡性能、侧向过斜坡的滑移特性、侧滑极限和组合斜坡下的移动特性进行实验土槽的问题，所述土槽包括实验土槽单元、俯仰运动机构、底部支撑机构、侧倾运动机构和地基部件；俯仰运动机构固定设置在实验土槽单元底端靠近实验土槽单元的左侧设置，底部支撑机构固定设置在实验土槽单元底端靠近实验土槽单元的右侧设置，侧倾运动机构设置在实验土槽单元底端，侧倾运动机构在实验土槽单元宽度方向与底部支撑机构对齐，俯仰运动机构的下端、底部支撑机构的下端和侧倾运动机构的下端均固定在地基部件上，本发明用于星球车性能测试实验中。

Description

一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽
技术领域
本发明涉及一种星球车实验土槽，具体涉及一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽。
背景技术
星球车可以搭载航天员到达距离登月舱较远的地方，并运送大量的月球采样样品，完成多种探测任务，因此，以星球车为主的月面活动技术是载人探月及建立月球基地的关键技术，星球车是月面探测必不可少的探测工具，其性能的好坏关系重大。月球表面本身物理特性及地面情况等自然因素对星球车的设计提出了一定的技术要求。因此，需要相应的实验装置，在地球上的模拟环境下对星球车在模拟土壤上的运动进行评测和分析，以保证星球车的性能满足未来在载人探测中月球环境下的要求。对星球车的性能分析主要包括爬坡性能，侧向过斜坡的滑移特性、侧滑极限，组合斜坡下的移动特性等，因此需要一个可以对星球车这些工况进行实验的土槽，现有技术中还没有能解决此类问题的发明。
发明内容
本发明为了解决目前没有对星球车进行爬坡性能、侧向过斜坡的滑移特性、侧滑极限和组合斜坡下的移动特性进行实验土槽的问题，进而提供了一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：所述土槽包括实验土槽单元、俯仰运动机构、底部支撑机构、侧倾运动机构和地基部件；实验土槽单元为长方形土槽，俯仰运动机构固定设置在实验土槽单元底端的长度方向中心线上且靠近实验土槽单元的左侧设置，底部支撑机构固定设置在实验土槽单元底端的长度方向中心线上且靠近实验土槽单元的右侧设置，侧倾运动机构设置在实验土槽单元底端，且侧倾运动机构在实验土槽单元宽度方向上与底部支撑机构对齐，俯仰运动机构的下端、底部支撑机构的下端和侧倾运动机构的下端均固定在地基部件上。
本发明的有益效果是：本发明通过实验土槽与俯仰运动机构对星球车进行爬坡性能相关的测试，通过实验土槽与侧倾运动机构来实现星球车侧向过斜坡的滑移特性、侧滑极限等测试，通过实验土槽与俯仰运动机构和实验土槽与侧倾运动机构的组合运动来实现星球车在组合斜坡下的移动特性，本发明具有结构简单、满足设计的要求、便于操作、可适用性强的特点。
附图说明
图1是本发明整体结构主视剖视图，图2是图1的左视图，图3是俯仰运动机构2的整体结构主视图，图4是底部支撑机构3整体结构主视图，图5是侧倾运动机构4的整体结构主视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，所述土槽包括实验土槽单元1、俯仰运动机构2、底部支撑机构3、侧倾运动机构4和地基部件5；实验土槽单元1为长方形土槽，俯仰运动机构2固定设置在实验土槽单元1底端的长度方向中心线上且靠近实验土槽单元1的左侧设置，底部支撑机构3固定设置在实验土槽单元1底端的长度方向中心线上且靠近实验土槽单元1的右侧设置，侧倾运动机构4设置在实验土槽单元1底端，且侧倾运动机构4在实验土槽单元1宽度方向上与底部支撑机构3对齐，俯仰运动机构2的下端、底部支撑机构3的下端和侧倾运动机构4的下端均固定在地基部件5上。
具体实施方式二：结合图1-图3说明本实施方式，一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，所述俯仰运动机构2包括俯仰运动直线导轨2-1、俯仰运动滑块2-2、俯仰运动关节转轴2-3、俯仰运动摇臂2-4、俯仰运动电机组件2-5、俯仰运动位置调节转轴2-6和俯仰运动底座2-7；俯仰运动底座2-7为长方体，俯仰运动直线导轨2-1固定在实验土槽单元1左侧下端面上，且俯仰运动直线导轨2-1的长度方向的中心线与实验土槽单元1的长度方向中心线重合，俯仰运动底座2-7固定在地基部件5上，俯仰运动电机组件2-5设置在俯仰运动底座2-7上方，且俯仰运动电机组件2-5与俯仰运动底座2-7通过俯仰运动位置调节转轴2-6转动连接，俯仰运动电机组件2-5的输出端与俯仰运动摇臂2-4的一端连接，俯仰运动摇臂2-4的另一端与俯仰运动关节转轴2-3固定连接，俯仰运动关节转轴2-3与俯仰运动滑块2-2固定，俯仰运动滑块2-2设置在俯仰运动直线导轨2-1的轨道上，通过俯仰运动机构2带动实验土槽单元1转动，使实验土槽单元1沿长度方向与水平面有转动角度，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1、图2和图5说明本实施方式，一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，所述侧倾运动机构4包括侧倾运动直线导轨4-1、侧倾运动滑块4-2、侧倾运动关节转轴4-3、侧倾运动摇臂4-4、侧倾运动电机组件4-5、干涉解除转轴4-6和侧倾运动底座4-7；侧倾运动底座4-7为长方体，侧倾运动直线导轨4-1固定在固定在实验土槽单元1的下端面上，侧倾运动直线导轨4-1的长度方向与实验土槽单元1宽度方向平行，侧倾运动底座4-7固定在地基部件5上，侧倾运动电机组件4-5设置在侧倾运动底座4-7上，且侧倾运动电机组件4-5与侧倾运动底座4-7通过干涉解除转轴4-6转动连接，侧倾运动电机组件4-5的输出端与侧倾运动摇臂4-4的一端连接，侧倾运动摇臂4-4的另一端与侧倾运动关节转轴4-3固定连接，侧倾运动关节转轴4-3与侧倾运动滑块4-2固定，侧倾运动滑块4-2设置在侧倾运动直线导轨4-1的轨道上，通过侧倾运动机构4带动实验土槽单元1转动，使实验土槽单元1沿宽度方向与水平面有转动角度，其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1、图2和图4说明本实施方式，一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，所述底部支撑机构3包括上部连接部件3-1、万向轴组件3-2两端和底部基础座3-3；底部基础座3-3为梯形体，底部基础座3-3的大端固定在地基部件5上，上部连接部件3-1固定在底部基础座3-3上方正对的实验土槽单元1的下端面上，上部连接部件3-1和底部基础座3-3通过万向轴组件3-2连接，且侧倾运动直线导轨4-1与万向轴组件3-2两端对齐设置，万向轴组件3-2的中心线到实验土槽单元1右侧的距离d为实验土槽单元1长度L的三分之一，万向轴机构3-2设置在实验土槽单元1底部，使实验土槽单元1通过俯仰运动机构2沿长度方向进行俯仰转动，使实验土槽单元1通过侧倾运动机构4沿宽度方向进行侧倾转动，实验土槽单元1在俯仰转动或侧倾转动的角度范围为0°-25°，其它与具体实施方式一、二或三相同。
工作原理
俯仰运动机构2或侧倾运动机构4的运动可以精确的控制实验土槽1俯仰转动或侧倾转动的角度；当俯仰运动机构2已经控制实验土槽单元1进行一定角度的俯仰转动，再使用侧倾运动机构4继续控制实验土槽单元1进行侧倾转动时，或者当侧倾运动机构4已经控制实验土槽单元1进行一定角度的侧倾转动，再使用俯仰运动机构2继续控制实验土槽单元1进行俯仰转动时，侧倾运动直线导轨4-1和侧倾运动滑块4-2的运动不再保持在侧倾运动摇臂4-4旋转的垂直平面内，而会有侧向偏移，若侧倾运动电机组件4-5与侧倾运动底座4-7保持固定关系时，所述侧倾运动直线导轨4-1、侧倾运动滑块4-2和侧倾运动摇臂4-4会发生运动上的干涉，因此在所述运动电机组件4-5与侧倾运动底座4-7之间采用干涉解除转轴4-6来补偿侧向偏移的位移，从而实现了实验土槽单元1可以绕万向轴机构3-2转动同时具有两个不同轴线方向进行俯仰转动和侧倾转动的组合运动。

Claims (4)

1.一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，其特征在于：所述土槽包括实验土槽单元(1)、俯仰运动机构(2)、底部支撑机构(3)、侧倾运动机构(4)和地基部件(5)；实验土槽单元(1)为长方形土槽，俯仰运动机构(2)固定设置在实验土槽单元(1)底端的长度方向中心线上且靠近实验土槽单元(1)的左侧设置，底部支撑机构(3)固定设置在实验土槽单元(1)底端的长度方向中心线上且靠近实验土槽单元(1)的右侧设置，侧倾运动机构(4)设置在实验土槽单元(1)底端，且侧倾运动机构(4)在实验土槽单元(1)宽度方向上与底部支撑机构(3)对齐，俯仰运动机构(2)的下端、底部支撑机构(3)的下端和侧倾运动机构(4)的下端均固定在地基部件(5)上。
2.根据权利要求1所述一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，其特征在于：所述俯仰运动机构(2)包括俯仰运动直线导轨(2-1)、俯仰运动滑块(2-2)、俯仰运动关节转轴(2-3)、俯仰运动摇臂(2-4)、俯仰运动电机组件(2-5)、俯仰运动位置调节转轴(2-6)和俯仰运动底座(2-7)；俯仰运动底座(2-7)为长方体，俯仰运动直线导轨(2-1)固定在实验土槽单元(1)左侧下端面上，且俯仰运动直线导轨(2-1)的长度方向的中心线与实验土槽单元(1)的长度方向中心线重合，俯仰运动底座(2-7)固定在地基部件(5)上，俯仰运动电机组件(2-5)设置在俯仰运动底座(2-7)上方，且俯仰运动电机组件(2-5)与俯仰运动底座(2-7)通过俯仰运动位置调节转轴(2-6)转动连接，俯仰运动电机组件(2-5)的输出端与俯仰运动摇臂(2-4)的一端连接，俯仰运动摇臂(2-4)的另一端与俯仰运动关节转轴(2-3)固定连接，俯仰运动关节转轴(2-3)与俯仰运动滑块(2-2)固定，俯仰运动滑块(2-2)设置在俯仰运动直线导轨(2-1)的轨道上。
3.根据权利要求1所述一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，其特征在于：所述侧倾运动机构(4)包括侧倾运动直线导轨(4-1)、侧倾运动滑块(4-2)、侧倾运动关节转轴(4-3)、侧倾运动摇臂(4-4)、侧倾运动电机组件(4-5)、干涉解除转轴(4-6)和侧倾运动底座(4-7)；侧倾运动底座(4-7)为长方体，侧倾运动直线导轨(4-1)固定在固定在实验土槽单元(1)的下端面上，侧倾运动直线导轨(4-1)的长度方向与实验土槽单元(1)宽度方向平行，侧倾运动底座(4-7)固定在地基部件(5)上，侧倾运动电机组件(4-5)设置在侧倾运动底座(4-7)上，且侧倾运动电机组件(4-5)与侧倾运动底座(4-7)通过干涉解除转轴(4-6)转动连接，侧倾运动电机组件(4-5)的输出端与侧倾运动摇臂(4-4)的一端连接，侧倾运动摇臂(4-4)的另一端与侧倾运动关节转轴(4-3)固定连接，侧倾运动关节转轴(4-3)与侧倾运动滑块(4-2)固定，侧倾运动滑块(4-2)设置在侧倾运动直线导轨(4-1)的轨道上。
4.根据权利要求1、2或3所述一种具有俯仰转动和侧倾转动的星球车实验土槽，其特征在于：所述底部支撑机构(3)包括上部连接部件(3-1)、万向轴组件(3-2)两端和底部基础座(3-3)；底部基础座(3-3)为梯形体，底部基础座(3-3)的大端固定在地基部件(5)上，上部连接部件(3-1)固定在底部基础座(3-3)上方正对的实验土槽单元(1)的下端面上，上部连接部件(3-1)和底部基础座(3-3)通过万向轴组件(3-2)连接，且侧倾运动直线导轨(4-1)与万向轴组件(3-2)两端对齐设置，万向轴组件(3-2)的中心线到实验土槽单元(1)右侧的距离(d)为实验土槽单元(1)长度(L)的三分之一。
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