CN106081164B - 可重复、可重构载人月球车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可重复、可重构载人月球车，前、后车架均与中车架铰接，使前、后车架能够相对折叠；在前车架或/和后车架上安装折叠座椅，中车架上安装电池，中车架的左右两侧对称设置中车轮，前车架前端的左右两侧对称设置前车轮，后车架后端的左右两侧对称设置后车轮；前车轮、中车轮和后车轮结构相同，前、后车轮的轮毂电机的轴与对应车架上的悬架相铰接，使前、后车轮能够在俯仰方向上摆动，当前、后车架相对折叠到位时，所述前车轮与对应侧的后车轮贴靠在一起。本发明收藏比大，可同步协调折展、轻便灵活，自动折展，并具备地形匹配能力，适合于月面山坡、沟壑等复杂地形，满足良好的动力性、通过性、舒适性以及高稳定性等性能要求。

Description

可重复、可重构载人月球车

技术领域

本发明涉及一种可重复、可重构载人月球车。

背景技术

载人探月不仅是一个国家的科技发展水平，还是综合国力的具体体现。要实现月面宇航员月面探测、运输有效科学载荷和采集样品以及长期居住，载人月球车必然是不可或缺的重要媒介和探测工具。为了有效保障宇航员的安全和高效完成月面探测任务，要求载人月球车必须具有良好的月面环境移动能力、载运能力、完全保障能力以及人机交互能力。

世界各国提出了不同结构类型的载人月球车，并已经成为载人探月计划研究领域的热点问题之一。目前，全世界仅有美国的阿波罗15号、16号和17号载人月球车实现了月面行走。然而，阿波罗载人月球车底盘的折叠比小，且采用传统车辆的阿克曼转向方案，使其行驶在陡峭斜坡或者交叉斜坡时，载人月球车易发生颠簸和震动，降低了载人月球车的操作稳定性和舒适性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可重复、可重构载人月球车。

本发明技术方案如下：一种可重复、可重构载人月球车，其特征在于：前车架和后车架结构相同，并相对于中车架对称设置，前、后车架均与中车架铰 接，使前、后车架能够相对折叠；在前车架或/和后车架上安装折叠座椅，中车架上安装电池，所述中车架的左右两侧对称设置中车轮，前车架前端的左右两侧对称设置前车轮，后车架后端的左右两侧对称设置后车轮；所述前车轮、中车轮和后车轮结构相同，均包括轮毂、轮毂电机、伸缩杆和轮缘，其中，在轮毂的外围设置多个按圆周均匀分布的轮缘，轮缘通过伸缩杆与轮毂连接，在轮毂中安装轮毂电机，中车轮的轮毂电机的轴与中车架上的悬架连接，前、后车轮的轮毂电机的轴与对应车架上的悬架相铰接，使前、后车轮能够在俯仰方向上摆动，当前、后车架相对折叠到位时，所述前车轮与对应侧的后车轮贴靠在一起。

本发明为可重复、可重构记忆式轴对称结构。车架分为前中后三部分，前后车架为对称结构，且前后车架分别与中部车架铰接，由此可以实现前后车架的对称折叠；前后4个车轮与车架铰接，可实现前后车辆的整体折叠。本发明通过巧妙对车架和移动系统进行合理布局，实现了车架和移动系统的高度折叠，从而有效地提高了载人月球车的折叠比，缩小了载人月球车发射过程中的初始放置体积。本发明无需外部驱动装置即可实现折叠，折叠方式简单、便捷、快速，可同步协调折展，轻便灵活，节省了宇航员的体力，并且折叠后整车外形规则、美观，便于载运。本发明可以顶置有效载荷，配合机械手臂实现自动样品筛选、初步分析与采集，可作为承载平台，在工作中承受各种载荷。本发明采用6轮支撑，前后车身可围绕中轴起伏，且车轮的轮缘在伸缩杆的作用下具有“自适应”功能，这样具备地形匹配能力，适合于月面山坡、沟壑等复杂地形，载人月球车可在松软、滚滑、多尘、干燥、低重力环境下载人行驶。本发明具有前进、后退、转向、刹车制动等功能，具备一定的通过能力和爬坡越障 能力；另外，采用轮毂电机直接驱动形式，省去了减速器、差速器和传动轴等机械部件，有效减低了整车质量和机械磨损；每个轮毂电机的驱动/制动转矩可以快速、精确和独立控制，增强了车辆稳定性。

前、后车架采用记忆合金制成，并由外框和内框条组成，所述外框为“U”形，该外框的封闭端靠近中车架，在外框内设有两个“L”形的内框条，这两个内框条左右对称设置，内框条的横段与外框开口端的其中一边连为一体，内框条的纵段与中车架铰接。以上结构前、后车架造型简单，便于加工制作，生产成本低，在方便折叠的同时，能够为月球车的其它部件提供布置位置，有利于其它部件进行装配。

为了确保结构强度，尽可能缩小横向尺寸，所述外框的左右侧框条的中部朝着相对的方向凹陷，使外框的侧框条形成“V”形。

所述中车架由两个左右对称设置的“U”型框组成，该“U”型框的开口端向外90°弯折，形成翻边，该翻边与对应内框条的纵段铰接。以上结构中车架造型简单，加工制作容易，与前后车架连接方便。

在所述前车架、后车架和中车架的下方均设置结构底板，其中，中车架下方的结构底板与两个“U”型框相固定，该结构底板与两个“U”型框组成上端敞口的电池盒，电池盒中安装电池；前、后车架下方的结构底板与对应的两个内框条相固定。前、中、后车架均配备结构底板，结构底板能够随车架折叠进行自身收缩，不会对车架折叠造成不利影响；结构底板一方面对车架起增加强度的作用，另一方面可以提供放置空间，以便于在结构底板上放置需要的物品；中车架和下方的结构底板组成电池盒，能够便于电池安装，在对电池起保护作用的同时，最大限度地节省了空间。

作为优选，所述结构底板为网状平面结构，且网孔为菱形。

在所述前车架和后车架上均安装折叠座椅，前后折叠座椅相对称，所述折叠座椅由记忆合金板弯折而成，且折叠座椅的底部与对应车架的内框条相固定。以上结构折叠座椅可以随整车一起收折或展开，不会对车架折叠造成不利影响；宇航员采用前后对称驾驶、操作简便、视野开阔、稳定性好、越野能力强、集成度高。

作为优选，在所述前车架的前方设置前置功能摄像头，该前置功能摄像头通过第一收折机构与前车架的两个内框条连接。

作为优选，在所述中车架的上方设置中置功能摄像头，该中置功能摄像头通过第二收折机构与中车架连接。

本发明的有益效果是：

1、车架采用轴对称扁平结构，记忆合金折叠机构，标准化、模块化组件，收藏比大，可同步协调折展、轻便灵活，自动折展，节省了宇航员的体力，缩小了载人月球车发射过程中的初始放置体积。

2、可以顶置有效载荷，配合机械手臂实现自动样品筛选、初步分析与采集。

3、采用6轮支撑、各轮独立驱动，前后车身可围绕中轴起伏，且车轮具有自适应功能，这样具备地形匹配能力，适合于月面山坡、沟壑等复杂地形。

4、宇航员采用前后对称驾驶，操作简便、视野开阔、稳定性好、越野能力强、集成度高。

5、可适用于在松软、滚滑、多尘、干燥、低重力环境下载人行驶，满足良好的动力性、通过性、舒适性以及高稳定性等性能要求。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式的结构示意图。

图2是图1另一个视角的结构示意图。

图3是本发明折叠过程中的结构示意图。

图4是本发明折叠后的结构示意图。

图5是后车轮的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2、图3、图4、图5所示，载人月球车的车架由前车架1、后车架2和中车架3组成。其中，前车架1和后车架2结构相同，并相对于中车架3对称设置。前、后车架采用记忆合金制成，并由外框a和内框条b组成，外框a为“U”形，该外框a的封闭端靠近中车架3，外框a的左右侧框条的中部朝着相对的方向凹陷，使外框a的侧框条形成“V”形。在外框a内设有两个“L”形的内框条b，这两个内框条b左右对称设置，内框条b的横段与外框a开口端的其中一边连为一体，内框条b的纵段向后延伸。

如图1、图2、图4所示，中车架3由两个左右对称设置的“U”型框组成，两个“U”型框的开口端相对，该“U”型框的开口端向外90°弯折，形成前后翻边，前边的翻边与前车架1对应侧内框条b的纵段铰接，后边的翻边与后车架2对应侧内框条b的纵段铰接。

如图1、图3、图5所示，在前车架1、后车架2和中车架3的下方均设置结构底板8，结构底板8优选为网状平面结构，且网孔为菱形。其中，中车架3下方的结构底板8与两个“U”型框相固定，该结构底板8与两个“U”型框组成上端敞口的电池盒，电池盒中安装电池10；前车架1下方的结构底板8与前 车架1的两个内框条b相固定，后车架2下方的结构底板8与后车架2的两个内框条b相固定。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，在中车架3的左右两侧对称设置中车轮4，前车架1前端的左右两侧对称设置前车轮5，后车架2后端的左右两侧对称设置后车轮6。前车轮5、中车轮4和后车轮6结构相同，均包括轮毂m、轮毂电机n、伸缩杆p和轮缘q，其中，在轮毂m的外围设置多个按圆周均匀分布的轮缘q，轮缘q通过伸缩杆p与轮毂m连接，在轮毂m中安装轮毂电机n。中车轮4的轮毂电机n的轴与中车架3对应侧“U”型框封闭端上上的悬架7连接，中车轮4相对于“U”型框位置固定。前车轮1的轮毂电机n的轴与前车架1外框a上安装的悬架7相铰接，后车轮2的轮毂电机n的轴与后车架2外框a上安装的悬架7相铰接。

如图1所示，在前车架1和后车架2上均安装折叠座椅9，前后折叠座椅9相对称。折叠座椅9由记忆合金板弯折而成，且折叠座椅9的底部与对应车架的内框条b相固定。当然，作为等同的替换，也可以只在前车架1或后车架2上安装折叠座椅9。在前车架1的前方设置前置功能摄像头11，该前置功能摄像头11通过第一收折机构与前车架1的两个内框条b连接。在中车架3的上方设置中置功能摄像头12，该中置功能摄像头12通过第二收折机构与中车架3连接。

本发明具有展开和折叠两种状态，展开时前车架1位于后车架2的正前方，6个车轮位于同一水平面上(见图1)；需要收折时，前、后车架相对折叠，而前、后车轮在俯仰方向上摆动90°，折叠到位时，前车架1平行于后车架2，前车轮5与对应侧的后车轮6贴靠在一起(见图4)。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可重复、可重构载人月球车，其特征在于：前车架(1)和后车架(2)结构相同，并相对于中车架(3)对称设置，前、后车架均与中车架(3)铰接，使前、后车架能够相对折叠；在前车架(1)或/和后车架(2)上安装折叠座椅(9)，中车架(3)上安装电池(10)，所述中车架(3)的左右两侧对称设置中车轮(4)，前车架(1)前端的左右两侧对称设置前车轮(5)，后车架(2)后端的左右两侧对称设置后车轮(6)；所述前车轮(5)、中车轮(4)和后车轮(6)结构相同，均包括轮毂(m)、轮毂电机(n)、伸缩杆(p)和轮缘(q)，其中，在轮毂(m)的外围设置多个按圆周均匀分布的轮缘(q)，轮缘(q)通过伸缩杆(p)与轮毂(m)连接，在轮毂(m)中安装轮毂电机(n)，中车轮(4)的轮毂电机(n)的轴与中车架(3)上的悬架(7)连接，前、后车轮的轮毂电机(n)的轴与对应车架上的悬架(7)相铰接，使前、后车轮能够在俯仰方向上摆动，当前、后车架相对折叠到位时，所述前车轮(5)与对应侧的后车轮(6)贴靠在一起。

2.如权利要求1所述的可重复、可重构载人月球车，其特征在于：前、后车架采用记忆合金制成，并由外框(a)和内框条(b)组成，所述外框(a)为“U”形，该外框(a)的封闭端靠近中车架(3)，在外框(a)内设有两个“L”形的内框条(b)，这两个内框条(b)左右对称设置，内框条(b)的横段与外框(a)开口端的其中一边连为一体，内框条(b)的纵段与中车架(3)铰接。

3.如权利要求2所述的可重复、可重构载人月球车，其特征在于：所述外框(a)的左右侧框条的中部朝着相对的方向凹陷，使外框(a)的侧框条形成“V”形。

4.如权利要求2或3所述的可重复、可重构载人月球车，其特征在于：所述中车架(3)由两个左右对称设置的“U”型框组成，该“U”型框的开口端向外90°弯折，形成翻边，该翻边与对应内框条(b)的纵段铰接。

5.如权利要求4所述的可重复、可重构载人月球车，其特征在于：在所述前车架(1)、后车架(2)和中车架(3)的下方均设置结构底板(8)，其中，中车架(3)下方的结构底板(8)与中车架(3)的两个“U”型框相固定，该结构底板(8)与中车架(3)的两个“U”型框组成上端敞口的电池盒，电池盒中安装电池(10)；前、后车架下方的结构底板(8)与对应的两个内框条(b)相固定。

6.如权利要求5所述的可重复、可重构载人月球车，其特征在于：所述结构底板(8)为网状平面结构，且网孔为菱形。

7.如权利要求2所述的可重复、可重构载人月球车，其特征在于：在所述前车架(1)和后车架(2)上均安装折叠座椅(9)，前后折叠座椅(9)相对称，所述折叠座椅(9)由记忆合金板弯折而成，且折叠座椅(9)的底部与对应车架的内框条(b)相固定。

8.如权利要求2所述的可重复、可重构载人月球车，其特征在于：在所述前车架(1)的前方设置前置功能摄像头(11)，该前置功能摄像头(11)通过第一收折机构与前车架(1)的两个内框条(b)连接。

9.如权利要求5所述的可重复、可重构载人月球车，其特征在于：在所述中车架(3)的上方设置中置功能摄像头(12)，该中置功能摄像头(12)通过第二收折机构与中车架(3)连接。