CN111409866A - 轮履复合式高通过性月球车 - Google Patents
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Abstract
本发明属于月球车平台技术领域，具体涉及一种轮履复合式高通过性月球车，其包括：两个独立驱动的前轮系统、两个轮履可切换式后轮系统即履带系统、车体。所述履带系统包括履带、履带主驱动轮、前摆臂机构、后摆臂机构、前导轮、后导轮、前辅助支撑轮、后辅助支撑轮。前摆臂机构带动前导轮和前辅助支撑轮、后摆臂机构带动后导轮和后辅助支撑轮可分别绕履带主驱动轮轴旋转，根据地面情况、行驶速度等工况要求将履带抬起或放下，使月球车具有轮式和轮履复合式两种行驶状态，且履带接地长度可根据前、后摆臂抬起情况进行改变。本发明利用行走系统行驶状态变化，可以满足月球车在松软月壤上不同行驶路面如坡道、弯道、沟坎等的顺利行驶需求，通过性高。
Description
技术领域
本发明属于月球车平台技术领域，具体涉及一种轮履复合式高通过性月球车。
背景技术
低重力环境下，月球地表情况复杂，环境恶劣，对在其表面行驶的机动系统而言，低重力、松软的土壤和崎岖不平的地面会降低行进效率，影响机动性能。轮式月球车具有高速、高效和控制简单、可靠性高等特点，但相对履带系统来说，承载能力和不同路面适应能力、通过能力稍差；履带式行走以其独有自我铺设路面的方式，行走机构牵引性能好，承载量大，非常适合在未知环境下使用，但行驶速度和灵活性受限。为了克服履带易于卡死、转向阻力大等不足，需要进一步提高机动系统的越障能力和复杂地形的适应能力，且要求能够满足行驶速度需求，并能够应对月面较大沟坎、斜坡等情况。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：为提高月球车在低重力环境下、松软、复杂地形下的顺利行驶性能，如何提供一种轮履复合式高通过性月球车。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种所述轮履复合式高通过性月球车，其包括：两个独立驱动的前轮系统1、两个轮履可切换式后轮系统即履带系统3、车体2；
所述月球车的行走机构包括独立驱动的两个前轮系统1和两个轮履可切换式后轮系统即履带系统3；
每个所述履带系统3包括：履带32、履带主驱动轮31、前摆臂机构39、后摆臂机构33、前导轮38、后导轮34、前辅助支撑轮37、后辅助支撑轮35；
其中，所述前摆臂机构39包括：前驱动伸缩机构39-1、前摆臂机构第一连杆39-2及前摆臂机构第二连杆39-3；所述后摆臂机构33包括：后驱动伸缩机构33-1、后摆臂机构第一连杆33-2、后摆臂机构第二连杆33-3；
所述前驱动伸缩机构39-1一端与主连杆8的上部铰接，另一端与前摆臂机构第一连杆39-2的上部铰接；所述后驱动伸缩机构33-1一端与主连杆8的上部铰接，另一端与后摆臂机构第一连杆33-2的上部铰接；
所述主连杆8下部安装在与履带主驱动轮31的履带主驱动轮轴31-3同轴的支架上；
所述前摆臂机构第一连杆39-2的上部与前摆臂机构第二连杆39-3一端铰接，下部安装所述前辅助支撑轮37；所述后摆臂机构第一连杆33-2的上部与后摆臂机构第二连杆33-3一端铰接，下部安装所述后辅助支撑轮35；
并且，所述前摆臂机构第一连杆39-2的上部还与前导轮38铰接，所述后摆臂机构第一连杆33-2的上部还与后导轮34铰接；
所述前摆臂机构第二连杆39-3的另一端与主连杆8的下部铰接，同样的，后摆臂机构第二连杆33-3的另一端与主连杆8的下部铰接；
所述前辅助支撑轮37及后辅助支撑轮35分别通过弹簧36保持与履带的持续接触，并起到缓冲作用；
由此，在前摆臂机构第一连杆39-2的上部，同轴铰接有前驱动伸缩机构39-1的一端、前摆臂机构第二连杆39-3的一端以及前导轮38；在后摆臂机构第一连杆33-2的上部，同轴铰接有后驱动伸缩机构33-1的一端、后摆臂机构第二连杆33-3的一端以及后导轮34；
由此，在主连杆8的上部，同轴铰接有前驱动伸缩机构39-1的一端、后驱动伸缩机构33-1的一端；在主连杆8的下部，同轴铰接有前摆臂机构第二连杆39-3的一端、后摆臂机构第二连杆33-3。
其中，所述履带主驱动轮31包括：履带主驱动轮第一轮片31-1及履带主驱动轮第二轮片31-2；所述履带主驱动轮第一轮片31-1及履带主驱动轮第二轮片31-2同轴、同角度安装。
其中，所述履带主驱动轮第一轮片31-1及履带主驱动轮第二轮片31-2之间的支架上安装主连杆8、前摆臂机构39和后摆臂机构33；轮毂电机310安装在支架上。
其中，所述前摆臂机构39、后摆臂机构33分别设置为在前驱动伸缩机构39-1、后驱动伸缩机构33-1的驱动下可绕履带主驱动轮轴31-3摆动；在前摆臂机构39、后摆臂机构33带动下，前导轮38和后导轮34设置为可以分别或同时抬起,或分别或同时落下。
其中，当前驱动伸缩机构39-1、后驱动伸缩机构33-1驱动前摆臂机构39、后摆臂机构33带动前导轮38、后导轮34同时落下时，履带接地长度增加，履带接地长度最大，月球车后行驶系统转换为履带式，弹簧36在保证前辅助支撑轮37及后辅助支撑轮35与履带32紧密接触的同时，还能启动一定缓冲作用。
其中，当前驱动伸缩机构39-1、后驱动伸缩机构33-1驱动前摆臂机构39、后摆臂机构33带动前导轮38、后导轮34同时抬起时，此时前后两端履带抬起，履带接地长度减小，只有履带驱动轮下个别履带链节与地面接触，月球车近似于四轮行驶，灵活性更好，且可适当提高行驶速度。
其中，当前摆臂机构39和后摆臂机构33分别抬起或落下，即前摆臂机构39带动前导轮38抬起、后摆臂机构33带动后导轮34落下，或前摆臂机构39带动前导轮38落下、后摆臂机构33带动后导轮34抬起，从而灵活改变履带接地长度和接地位置，提高月球车通过性能。
其中，所述车体2上装配有座椅装置5、电池4、扶手控制装置6、可拆卸工具操作装置7。
其中，所述座椅装置5设置为可根据需要调整位置和姿态。
其中，所述工具操作装置7设置为可根据作业要求拆下或装上，且可更换操作工具种类。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明在对轮式、履带式车辆行驶特点、驱动方式、月球车设计要求、月壤特点、地表状况等研究基础上，结合国内外针对月球车设计理论、设计方法研究技术，提出的一种可载人、相对履带式月球车更灵活、相对轮式月球车地面适应性更好、具有稳定性和高通过的轮履复合式月球车设计方案。可根据行驶要求和路面坡道、沟坎、坑洼等状态，灵活调整履带接地长度和位置，使车辆具有更强的适应性和通过性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2a-图2c是本发明的一侧履带系统结构正面示意图。其中，
图2a是本发明的前后摆臂同时落下时的履带系统示意图。
图2b是本发明的前摆臂抬起、后摆臂落下时的履带系统示意图。
图2c是本发明的前后摆臂同时抬起时的履带系统示意图。
图3a-图3c是本发明的履带系统结构后侧面示意图。其中，
图3a是本发明的前后摆臂同时落下时的履带系统示意图。
图3b是本发明的前摆臂抬起、后摆臂落下时的履带系统示意图。
图3c是本发明的前后摆臂同时抬起时的履带系统示意图。
图4a-图4c是本发明的履带系统结构正侧面示意图。其中，
图4a是本发明的前后摆臂同时抬起时的履带系统示意图。
图4b是本发明的前摆臂抬起、后摆臂落下时的履带系统示意图。
图4c是本发明的前后摆臂同时落下时的履带系统示意图。
图5a-图5b是本发明的摆臂机构示意图。其中，
图5a是本发明的摆臂机构正面示意图。
图5b是本发明的摆臂机构斜侧面示意图。
图中：1.前轮系统；2.车体；3.履带系统；4.电池；5.座椅装置；6.扶手控制装置；7.可拆卸工具操作装置；8.主连杆；31.履带主驱动轮；32.履带；33.后摆臂机构；34.后导轮；35.后辅助支撑轮；36.弹簧；37.前辅助支撑轮；38.前导轮；39.前摆臂机构；
310.轮毂电机；31-1.履带主驱动轮第一轮片；31-2.履带主驱动轮第二轮片；31-3.履带主驱动轮轴；33-1.后驱动伸缩机构；33-2.后摆臂机构第一连杆；33-3.后摆臂机构第二连杆；39-1.前驱动伸缩机构；39-2.前摆臂机构第一连杆；39-3.前摆臂机构第二连杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提出了一种将履带式越障、可翻转机构、轮式转向机构结合起来的轮履结合式高通过性月球车。用于松软月壤地面上斜坡、凹坑、沟壑、转弯工况的载人月球车行驶。
如附图1所示，本发明所提供的所述轮履复合式高通过性月球车包括：两个独立驱动的前轮系统1、两个轮履可切换式后轮系统即履带系统3、车体2；所述车体2上装配有座椅装置5、电池4、扶手控制装置6、可拆卸工具操作装置7；座椅装置5设置为可根据需要调整位置和姿态，工具操作装置7设置为可根据作业要求拆下或装上，且可更换操作工具种类。
如附图2a、图2b、图2c、图3a、图3b、图3c、图4a、图4b、图4c所示，所述月球车的行走机构包括独立驱动的两个前轮系统1和两个轮履可切换式后轮系统即履带系统3；
每个所述履带系统3包括：履带32、履带主驱动轮31、前摆臂机构39、后摆臂机构33、前导轮38、后导轮34、前辅助支撑轮37、后辅助支撑轮35；
其中，所述前摆臂机构39包括：前驱动伸缩机构39-1、前摆臂机构第一连杆39-2及前摆臂机构第二连杆39-3；所述后摆臂机构33包括：后驱动伸缩机构33-1、后摆臂机构第一连杆33-2、后摆臂机构第二连杆33-3；
所述前驱动伸缩机构39-1一端与主连杆8的上部铰接，另一端与前摆臂机构第一连杆39-2的上部铰接；所述后驱动伸缩机构33-1一端与主连杆8的上部铰接，另一端与后摆臂机构第一连杆33-2的上部铰接；
所述主连杆8下部安装在与履带主驱动轮31的履带主驱动轮轴31-3同轴的支架上；
所述前摆臂机构第一连杆39-2的上部与前摆臂机构第二连杆39-3一端铰接，下部安装所述前辅助支撑轮37；所述后摆臂机构第一连杆33-2的上部与后摆臂机构第二连杆33-3一端铰接，下部安装所述后辅助支撑轮35；
并且，所述前摆臂机构第一连杆39-2的上部还与前导轮38铰接，所述后摆臂机构第一连杆33-2的上部还与后导轮34铰接；
所述前摆臂机构第二连杆39-3的另一端与主连杆8的下部铰接，同样的，后摆臂机构第二连杆33-3的另一端与主连杆8的下部铰接；
所述前辅助支撑轮37及后辅助支撑轮35分别通过弹簧36保持与履带的持续接触，并起到缓冲作用；
轮履可切换式履带系统可根据路面状况和行驶速度调整履带接地长度，使履带系统切换为接地长度最小，即前后摆臂机构同时抬起的轮式工况；履带接地长度最大，即前后摆臂同时落下的履带式工况；前后摆臂机构只有一个抬起、另一个落下的中间工况。
由此，在前摆臂机构第一连杆39-2的上部，同轴铰接有前驱动伸缩机构39-1的一端、前摆臂机构第二连杆39-3的一端以及前导轮38；在后摆臂机构第一连杆33-2的上部，同轴铰接有后驱动伸缩机构33-1的一端、后摆臂机构第二连杆33-3的一端以及后导轮34；
由此，在主连杆8的上部，同轴铰接有前驱动伸缩机构39-1的一端、后驱动伸缩机构33-1的一端；在主连杆8的下部，同轴铰接有前摆臂机构第二连杆39-3的一端、后摆臂机构第二连杆33-3；
如附图3c所示，履带主驱动轮31包括：履带主驱动轮第一轮片31-1及履带主驱动轮第二轮片31-2；所述履带主驱动轮第一轮片31-1及履带主驱动轮第二轮片31-2同轴、同角度安装；
如附图5所示，所述履带主驱动轮第一轮片31-1及履带主驱动轮第二轮片31-2之间的支架上安装主连杆8、前摆臂机构39和后摆臂机构33；轮毂电机310安装在支架上。
如附图5a、图5b所示，所述前摆臂机构39、后摆臂机构33分别设置为在前驱动伸缩机构39-1、后驱动伸缩机构33-1的驱动下可绕履带主驱动轮轴31-3摆动；在前摆臂机构39、后摆臂机构33带动下，前导轮38和后导轮34设置为可以分别或同时抬起,或分别或同时落下。
当爬坡、通过凹凸不平路面时，前驱动伸缩机构39-1、后驱动伸缩机构33-1驱动前摆臂机构39、后摆臂机构33带动前导轮38、后导轮34同时落下时，履带接地长度增加，履带接地长度最大，月球车后行驶系统转换为履带式，弹簧36在保证前辅助支撑轮37及后辅助支撑轮35与履带32紧密接触的同时，还能启动一定缓冲作用。
当在相对较平坦路面行驶时，或者需要提高行驶速度时，前驱动伸缩机构39-1、后驱动伸缩机构33-1驱动前摆臂机构39、后摆臂机构33带动前导轮38、后导轮34同时抬起时，此时前后两端履带抬起，履带接地长度减小，只有履带驱动轮下个别履带链节与地面接触，月球车近似于四轮行驶，灵活性更好，且可适当提高行驶速度。
当翻越跨度较大的沟壑或者沟坎时，前摆臂机构39和后摆臂机构33设置为可分别抬起或落下，从而改变履带接地长度和接地位置，提高月球车通过性能。即当前摆臂机构39和后摆臂机构33分别抬起或落下，即前摆臂机构39带动前导轮38抬起、后摆臂机构33带动后导轮34落下，或前摆臂机构39带动前导轮38落下、后摆臂机构33带动后导轮34抬起，从而灵活改变履带接地长度和接地位置，提高月球车通过性能。
综上，本发明提供一种轮履复合式高通过性月球车，其包括：两个独立驱动的前轮系统、两个轮履可切换式后轮系统即履带系统、车体。所述履带系统包括履带、履带主驱动轮、前摆臂机构、后摆臂机构、前导轮、后导轮、前辅助支撑轮、后辅助支撑轮。前摆臂机构带动前导轮和前辅助支撑轮、后摆臂机构带动后导轮和后辅助支撑轮可分别绕履带主驱动轮轴旋转，根据地面情况、行驶速度等工况要求将履带抬起或放下，使月球车具有轮式和轮履复合式两种行驶状态，且履带接地长度可根据前、后摆臂抬起情况进行改变。本发明利用行走系统行驶状态变化，可以满足月球车在松软月壤上不同行驶路面如坡道、弯道、沟坎等的顺利行驶需求，通过性高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种所述轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，其包括：两个独立驱动的前轮系统(1)、两个轮履可切换式后轮系统即履带系统(3)、车体(2)；
所述月球车的行走机构包括独立驱动的两个前轮系统(1)和两个轮履可切换式后轮系统即履带系统(3)；
每个所述履带系统(3)包括：履带(32)、履带主驱动轮(31)、前摆臂机构(39)、后摆臂机构(33)、前导轮(38)、后导轮(34)、前辅助支撑轮(37)、后辅助支撑轮(35)；
其中，所述前摆臂机构(39)包括：前驱动伸缩机构(39-1)、前摆臂机构第一连杆(39-2)及前摆臂机构第二连杆(39-3)；所述后摆臂机构(33)包括：后驱动伸缩机构(33-1)、后摆臂机构第一连杆(33-2)、后摆臂机构第二连杆(33-3)；
所述前驱动伸缩机构(39-1)一端与主连杆(8)的上部铰接，另一端与前摆臂机构第一连杆(39-2)的上部铰接；所述后驱动伸缩机构(33-1)一端与主连杆(8)的上部铰接，另一端与后摆臂机构第一连杆(33-2)的上部铰接；
所述主连杆(8)下部安装在与履带主驱动轮(31)的履带主驱动轮轴(31-3)同轴的支架上；
所述前摆臂机构第一连杆(39-2)的上部与前摆臂机构第二连杆(39-3)一端铰接，下部安装所述前辅助支撑轮(37)；所述后摆臂机构第一连杆(33-2)的上部与后摆臂机构第二连杆(33-3)一端铰接，下部安装所述后辅助支撑轮(35)；
并且，所述前摆臂机构第一连杆(39-2)的上部还与前导轮(38)铰接，所述后摆臂机构第一连杆(33-2)的上部还与后导轮(34)铰接；
所述前摆臂机构第二连杆(39-3)的另一端与主连杆(8)的下部铰接，同样的，后摆臂机构第二连杆(33-3)的另一端与主连杆(8)的下部铰接；
所述前辅助支撑轮(37)及后辅助支撑轮(35)分别通过弹簧(36)保持与履带的持续接触，并起到缓冲作用；
由此，在前摆臂机构第一连杆(39-2)的上部，同轴铰接有前驱动伸缩机构(39-1)的一端、前摆臂机构第二连杆(39-3)的一端以及前导轮(38)；在后摆臂机构第一连杆(33-2)的上部，同轴铰接有后驱动伸缩机构(33-1)的一端、后摆臂机构第二连杆(33-3)的一端以及后导轮(34)；
由此，在主连杆(8)的上部，同轴铰接有前驱动伸缩机构(39-1)的一端、后驱动伸缩机构(33-1)的一端；在主连杆(8)的下部，同轴铰接有前摆臂机构第二连杆(39-3)的一端、后摆臂机构第二连杆(33-3)。
2.如权利要求1所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，所述履带主驱动轮(31)包括：履带主驱动轮第一轮片(31-1)及履带主驱动轮第二轮片(31-2)；所述履带主驱动轮第一轮片(31-1)及履带主驱动轮第二轮片(31-2)同轴、同角度安装。
3.如权利要求2所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，所述履带主驱动轮第一轮片(31-1)及履带主驱动轮第二轮片(31-2)之间的支架上安装主连杆(8)、前摆臂机构(39)和后摆臂机构(33)；轮毂电机(310)安装在支架上。
4.如权利要求1所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，所述前摆臂机构(39)、后摆臂机构(33)分别设置为在前驱动伸缩机构(39-1)、后驱动伸缩机构(33-1)的驱动下可绕履带主驱动轮轴(31-3)摆动；在前摆臂机构(39)、后摆臂机构(33)带动下，前导轮(38)和后导轮(34)设置为可以分别或同时抬起,或分别或同时落下。
5.如权利要求4所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，当前驱动伸缩机构(39-1)、后驱动伸缩机构(33-1)驱动前摆臂机构(39)、后摆臂机构(33)带动前导轮(38)、后导轮(34)同时落下时，履带接地长度增加，履带接地长度最大，月球车后行驶系统转换为履带式，弹簧(36)在保证前辅助支撑轮(37)及后辅助支撑轮(35)与履带(32)紧密接触的同时，还能启动一定缓冲作用。
6.如权利要求4所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，当前驱动伸缩机构(39-1)、后驱动伸缩机构(33-1)驱动前摆臂机构(39)、后摆臂机构(33)带动前导轮(38)、后导轮(34)同时抬起时，此时前后两端履带抬起，履带接地长度减小，只有履带驱动轮下个别履带链节与地面接触，月球车近似于四轮行驶，灵活性更好，且可适当提高行驶速度。
7.如权利要求4所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，当前摆臂机构(39)和后摆臂机构(33)分别抬起或落下，即前摆臂机构(39)带动前导轮(38)抬起、后摆臂机构(33)带动后导轮(34)落下，或前摆臂机构(39)带动前导轮(38)落下、后摆臂机构(33)带动后导轮(34)抬起，从而灵活改变履带接地长度和接地位置，提高月球车通过性能。
8.如权利要求1所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，所述车体(2)上装配有座椅装置(5)、电池(4)、扶手控制装置(6)、可拆卸工具操作装置(7)。
9.如权利要求8所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，所述座椅装置(5)设置为可根据需要调整位置和姿态。
10.如权利要求8所述的轮履复合式高通过性月球车，其特征在于，所述工具操作装置(7)设置为可根据作业要求拆下或装上，且可更换操作工具种类。
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