CN111547272A - 一种载人月球车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载人月球车，包括：前模块、后模块以及连接二者的联结机构；所述前模块和后模块通过联结机构可拆卸式柔性连接；所述前模块能够载人和主动行走；所述后模块能够在前模块的带动下随动行走；本发明月球车的前模块和后模块通过联结机构相互铰接，能够实现月球车的易拆卸性和高通过性，使其具有复杂地形的适应能力。

Description

一种载人月球车

技术领域

本发明涉及星球车技术领域，具体涉及一种载人月球车。

背景技术

随着载人航天技术的不断成熟，太空探索需求不断扩大，在月球表面开展月球资源和地质调查，采集和研究更加广泛的月球信息，对于未来进行月球基地建设、月面人机联合探测、资源开发利用等都具有深远意义。

月球地表面积广阔，地形情况复杂，环境恶劣，仅仅依靠航天员的活动能力将花费极大的时间代价，也将面对极大的安全风险。因此，研发具备高通过性的月球车是扩展航天员在月球表面活动范围的有效工具，是开展月面建设、资源开发以及人员和设备运输的重要载体，使探月任务具有实际的社会价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种载人月球车，前模块和后模块通过联结机构相互铰接，能够实现月球车的易拆卸性和高通过性，使其具有复杂地形的适应能力。

本发明的技术方案为：一种载人月球车，包括：前模块、后模块以及连接二者的联结机构；所述前模块和后模块通过联结机构可拆卸式柔性连接；所述前模块能够载人和主动行走；所述后模块能够在前模块的带动下随动行走。

优选地，所述前模块和后模块均包括：左侧行走单元和右侧行走单元，用于所述前模块和后模块行走；四个行走单元的结构和尺寸相同，当所述前模块的行走单元故障时，所述后模块的行走单元能够进行替换。

优选地，所述左侧行走单元包括：筛网左轮、防护板和纵向弹性臂式悬挂；所述右侧行走单元包括：筛网右轮、防护板和纵向弹性臂式悬挂；两个筛网左轮通过纵向弹性臂式悬挂连接，其上安装两个防护板，分别罩在两个筛网左轮的上方；两个筛网右轮通过纵向弹性臂式悬挂连接，其上安装两个防护板，分别罩在两个筛网右轮的上方。

优选地，每个所述纵向弹性臂式悬挂中设有两个电机，分别与对应侧的两个筛网左轮或两个筛网右轮连接。

优选地，所述筛网左轮和筛网右轮中均设有转向驱动装置，用于驱动对应的筛网左轮或筛网右轮转向。

优选地，所述前模块还包括：前车箱、任务控制台、显示器、座椅和蓄电池；所述前车箱内部的纵向后端设置一个以上座椅，前端安装任务控制台和显示器；蓄电池安装在座椅的下方。

优选地，所述后模块还包括：后车箱；所述后车箱用于放置探测仪器、辅助设备和保障物资。

优选地，所述联结机构包括：悬架球铰链和转向驱动器；所述前模块和后模块通过悬架球铰链连接，所述悬架球铰链上设置转向驱动器，用于驱动悬架球铰链转向。

有益效果：

(1)本发明月球车的前模块和后模块通过联结机构相互铰接，能够实现月球车的易拆卸性和高通过性，使其具有复杂地形的适应能力。

(2)本发明月球车的四个行走单元的结构和尺寸相同，前模块的行走单元故障，能够替换使用后模块的行走单元，有效保障了前模块中的宇航员的安全性。

(3)本发明月球车的前模块的左侧行走单元或右侧行走单元中的两个车轮通过纵向弹性臂式悬挂连接，能够有效保证每侧行走单元的两个车轮之间弹性连接，从而确保左侧行走单元和右侧行走单元遇到障碍时仍能与地面接触。

(4)本发明月球车的前模块的四个车轮分别设有独立电机，有利于独立驱动，增强月球车的机动性和转弯的灵活性。

(5)本发明月球车的筛网左轮和筛网右轮中均设有转向驱动装置，能够有效驱动月球车灵活转向。

(6)本发明月球车的前模块和后模块通过悬架球铰链连接，能够有效保证前模块和后模块之间万向转动，有利于增加月球车的机动性和灵活性，悬架球铰链上设置转向驱动器，能够辅助月球车转向。

附图说明

图1为本发明月球车的结构示意图。

图2为本发明月球车中前模块和后模块处于脱离状态的示意图。

图3为本发明月球车中行走单元的结构示意图。

图4为本发明月球车转弯的示意图，(1)第一种转弯形式示意图，(2)第二种转弯形式示意图。

图5为本发明月球车跨越台阶障碍的过程图，(1)为月球车遇到障碍前的示意图，(2)为前模块的前轮攀上障碍时的示意图，(3)为前模块完全越过障碍时的示意图，(4)为后模块前轮胎攀上障碍时的示意图。

其中，Ⅰ-前模块；Ⅱ-联结机构；Ⅲ-后模块；1-筛网左轮；2-筛网右轮；3-防护板；4-纵向弹性臂式悬挂；5-前车箱；6-任务控制台；7-座椅；8-蓄电池；9-转向驱动器；10-后车箱。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种载人月球车，前模块和后模块通过联结机构相互铰接，能够实现月球车的易拆卸性和高通过性，使其具有复杂地形的适应能力。

如图1-3所示，该月球车包括：前模块Ⅰ、后模块Ⅲ以及连接二者的联结机构Ⅱ；前模块Ⅰ和后模块Ⅲ均包括：左侧行走单元和右侧行走单元；前模块Ⅰ还包括：前车箱5、任务控制台6、显示器、座椅7和蓄电池8；后模块Ⅲ还包括：后车箱10；联结机构Ⅱ包括：悬架球铰链和转向驱动器9；其中，左侧行走单元包括：筛网左轮1、防护板3和纵向弹性臂式悬挂4，右侧行走单元包括：筛网右轮2、防护板3和纵向弹性臂式悬挂4，筛网左轮1和筛网右轮2中均设有转向驱动装置。

该月球车的连接关系为：前模块Ⅰ和后模块Ⅲ通过联结机构Ⅱ可拆卸式柔性连接，当后模块Ⅲ出现故障后，即可将联结机构Ⅱ与后模块Ⅲ的连接处进行拆卸，使宇航员能够驾乘前模块Ⅰ迅速移动，保证宇航员安全返程；

具体地：前车箱5和后车箱10通过悬架球铰链连接，悬架球铰链上设置转向驱动器9，能够驱动悬架球铰链转向，转向驱动器9与筛网左轮1和筛网右轮2中设置的转向驱动装置相互配合，用于月球车转弯，前车箱5内部的纵向后端沿横向并排设置两个座椅7，供双乘宇航员乘坐；前车箱5的纵向前端安装任务控制台6和显示器，任务控制台6用于宇航员进行任务控制，显示器用于显示月球车的行驶参数；蓄电池8安装在座椅7的下方，有利于节省安装空间；

前车箱5的横向两侧分别通过球铰链安装有左侧行走单元和右侧行走单元，后车箱10的横向两侧分别通过球铰链安装有左侧行走单元和右侧行走单元，使整车具有一定的柔性，有利于整车通过复杂路面；当左侧行走单元和右侧行走单元以相同的速度前后运动能够实现前模块Ⅰ或前模块Ⅰ和后模块Ⅲ的直线前后运动；其中，四个行走单元(前车箱5的左侧行走单元和右侧行走单元以及后车箱10的左侧行走单元和右侧行走单元)的结构和尺寸相同，当前车箱5的行走单元出现故障，后车箱10的行走单元具有可替换性，能够有效保证宇航员所驾乘的前模块Ⅰ正常工作；前车箱5的左侧行走单元和右侧行走单元分别装配两个独立电机，每个电机能够驱动前车箱5上与其对应的筛网左轮1或筛网右轮2主动前后运动，后车箱10上的左侧行走单元和右侧行走单元从动，在前车箱5的牵引或推动下随动；以前车箱5上的左侧行走单元为例进行介绍：两个筛网左轮1通过纵向弹性臂式悬挂4连接，其上安装两个防护板3，分别罩在两个筛网左轮1的上方，用于对网筛左轮1进行防护，防止车轮旋转引起尘埃飞溅；纵向弹性臂式悬挂4中设有两个电机，分别与两个筛网左轮1对应连接，每个电机分别与蓄电池8和任务控制台6连接，蓄电池为电机供电，任务控制台6控制各个电机驱动其对应的车轮转动。

进一步地，后车箱10内根据任务需求可放置探测仪器、辅助设备和保障物资等。

进一步地，如图4所示，月球车转弯包括两种情况：(1)当前车箱5前端的筛网左轮1和筛网右轮2中的转向驱动装置驱动前车箱5相对后车箱10的纵向偏转设定角度(包括相对后车箱10的纵向向左或向右偏转0-90°)，月球车呈现第一种转弯形式；(2)当前车箱5和后车箱10中的所有转向驱动装置驱动前车箱5和后车箱10相对原行驶方向同向偏转相同角度，且转向驱动器9驱动悬架球铰链同时偏转设定角度(带动前车箱5相对后车箱10横向移动设定位移)，月球车呈现第二种转弯形式(又称为蟹式转弯)，有利于月球车方便地靠近或远离受结构或地形限制的作业面。

该月球车的工作原理：如图5所示，当月球车遇到台阶形式的障碍时，前车箱5的前轮(前车箱5前端的筛网左轮1和筛网右轮2)首先与障碍接触，且其内设置的电机驱动前车箱5的前端向上抬起攀上障碍，前车箱5的后轮(前车箱5后端的筛网左轮1和筛网右轮2)由于纵向弹性臂式悬挂4的作用受到向上的抬升作用力且仍与地面接触，有利于保证前车箱5的平稳性；月球车继续行驶，前车箱5的后轮也攀上障碍；后模块Ⅲ在前模块Ⅰ的牵引作用下，按照与前模块Ⅰ相同的方式越障；

当月球车遇到宽度尺寸小于车轮(网筛左轮1或网筛右轮2)的壕沟障碍时，能够直接行驶通过；

当月球车遇到宽度尺寸大于车轮直径但小于行走单元的纵向尺寸的壕沟障碍时，前车箱5的前轮首先驶进壕沟，通过将纵向弹性臂式悬挂4与前车箱5锁死，使前车箱5的轮子不能上下移动，即保证前轮和后轮处于一条直线上，电机驱动后轮继续行驶，推动前轮跨过壕沟并接触地面；前车箱5的后轮驶进壕沟，电机驱动前轮继续行驶，牵引后轮跨过壕沟并接触地面；后模块Ⅲ在前模块Ⅰ的牵引作用下，按照与前模块Ⅰ相同的方式能够跨越壕沟；

当月球车遇到宽度大于行走单元的纵向尺寸的壕沟时，按照与月球车跨越台阶形式的障碍的方式即可驶出壕沟。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种载人月球车，其特征在于，包括：前模块(Ⅰ)、后模块(Ⅲ)以及连接二者的联结机构(Ⅱ)；所述前模块(Ⅰ)和后模块(Ⅲ)通过联结机构(Ⅱ)可拆卸式柔性连接；所述前模块(Ⅰ)能够载人和主动行走；所述后模块(Ⅲ)能够在前模块(Ⅰ)的带动下随动行走。

2.如权利要求1所述的载人月球车，其特征在于，所述前模块(Ⅰ)和后模块(Ⅲ)均包括：左侧行走单元和右侧行走单元，用于所述前模块(Ⅰ)和后模块(Ⅲ)行走；四个行走单元的结构和尺寸相同，当所述前模块(Ⅰ)的行走单元故障时，所述后模块(Ⅲ)的行走单元能够进行替换。

3.如权利要求2所述的载人月球车，其特征在于，所述左侧行走单元包括：筛网左轮(1)、防护板(3)和纵向弹性臂式悬挂(4)；所述右侧行走单元包括：筛网右轮(2)、防护板(3)和纵向弹性臂式悬挂(4)；两个筛网左轮(1)通过纵向弹性臂式悬挂(4)连接，其上安装两个防护板(3)，分别罩在两个筛网左轮(1)的上方；两个筛网右轮(2)通过纵向弹性臂式悬挂(4)连接，其上安装两个防护板(3)，分别罩在两个筛网右轮(2)的上方。

4.如权利要求3所述的载人月球车，其特征在于，每个所述纵向弹性臂式悬挂(4)中设有两个电机，分别与对应侧的两个筛网左轮(1)或两个筛网右轮(2)连接。

5.如权利要求3所述的载人月球车，其特征在于，所述筛网左轮(1)和筛网右轮(2)中均设有转向驱动装置，用于驱动对应的筛网左轮(1)或筛网右轮(2)转向。

6.如权利要求2所述的载人月球车，其特征在于，所述前模块(Ⅰ)还包括：前车箱(5)、任务控制台(6)、显示器、座椅(7)和蓄电池(8)；所述前车箱(5)内部的纵向后端设置一个以上座椅(7)，前端安装任务控制台(6)和显示器；蓄电池(8)安装在座椅(7)的下方。

7.如权利要求2所述的载人月球车，其特征在于，所述后模块(Ⅲ)还包括：后车箱(10)；所述后车箱(10)用于放置探测仪器、辅助设备和保障物资。

8.如权利要求1所述的载人月球车，其特征在于，所述联结机构(Ⅱ)包括：悬架球铰链和转向驱动器(9)；所述前模块(Ⅰ)和后模块(Ⅲ)通过悬架球铰链连接，所述悬架球铰链上设置转向驱动器(9)，用于驱动悬架球铰链转向。

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