CN115416875A - 一种可分离重构大折展载人月球车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可分离重构大折展载人月球车，包括前悬架安装板、前底板、后悬架安装板、后底板、悬架系统、座椅、电源、控制系统、收纳袋、遥控器、天线、连接固定机构、折叠固定机构、车轮、双轴悬架、压紧座。与传统月球车相比，该车具有折叠展开功能，实现小包络发射；同时，整车具备分离重构功能，整车可分离重构成两辆三轮载人车，在整车局部故障时保障任务正常进行。

Description

一种可分离重构大折展载人月球车

技术领域

本发明涉及一种可分离重构大折展载人月球车，整车可折叠实现小包络搭载，并具备分离重构成两辆独立的三轮载人车月面行驶能力，属于月球探测领域。

背景技术

在载人登月领域，载人月球车是航天员在月面执行探索任务，提升工作效率必不可少的重要工具。载人月球车承载航天员探测的活动要求载人月球车必须具有良好的月面高速移动能力和安全可靠性。

目前载人月球车如阿波罗载人月球车等可实现折展，但是尚未查阅到可同时实现折叠展开和分离重构的载人月球车的相关素材。现有载人月球车在出现故障无法移动时，只能依靠航天员徒步返回着陆器。当航天员活动范围较大，存在无法顺利返回的安全隐患。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种可分离重构大折展载人月球车，整车可折叠实现小包络搭载，并具备分离重构成两辆独立的三轮载人车月面行驶能力，当月球车载人月面移动发生故障时，通过拆分重构还能负载航天员顺利返回。

本发明的技术解决方案是：

一种可分离重构大折展载人月球车，包括前悬架安装板、前底板、后悬架安装板、后底板、悬架系统、座椅、电源、控制系统、收纳袋、遥控器、天线、连接固定机构、折叠固定机构、车轮、双轴悬架、压紧座；

前底板和后底板通过连接固定机构相连，前悬架安装板通过折叠固定机构与前底板相连，后悬架安装板通过折叠固定机构与后底板相连，前悬架安装板及后悬架安装板上均安装有悬架系统，车轮安装在悬架系统上；前底板和后底板上分别固定有一套座椅，每套座椅下面固定有一套控制系统，每套座椅后面固定有一套电源，每套电源上固定有一个收纳袋；每套座椅侧面安装有一套遥控器；天线通过铰链安装在后底板上；前底板和后底板下分别固定有一套双轴悬架；前悬架安装板和后悬架安装板上均安装有压紧座。

优选的，前悬架安装板通过两套折叠固定机构与前底板相连，所述两套折叠固定机构沿月球车行进方向的中轴线对称；后悬架安装板通过两套折叠固定机构与后底板相连，所述两套折叠固定机构沿月球车行进方向的中轴线对称。

优选的，每套折叠固定机构包括底板连接法兰、悬架安装板连接法兰、折展转轴、固定销外壳、固定销以及固定弹簧、销孔弹簧盖、销孔挡块、销孔挡块弹簧；

底板连接法兰上部安装有折展转轴，悬架安装板连接法兰安装在所述折展转轴上，固定销外壳通过螺钉固定在底板连接法兰下部，固定销安装在固定销外壳内；固定销一体化成型，包括身部和尖端，身部包括直径不同的两个圆柱体，与尖端连接的圆柱体直径大于后端圆柱体直径，固定弹簧位于固定销外壳内，且套在固定销的后端圆柱体上，同时固定弹簧的端面贴合固定销前端圆柱体后端面，从而对固定销施加弹簧力；

销孔挡块安装在底板连接法兰内，展开状态下，销孔挡块用于挡住固定销，使其固定于固定销外壳内；销孔弹簧盖通过螺钉固定在底板连接法兰上，销孔挡块弹簧安装在销孔弹簧盖及销孔挡块之间；销孔弹簧盖的压缩伸展方向与固定弹簧的压缩伸展方向垂直；

悬架安装板连接法兰上与固定销相对应的位置加工有销孔，前悬架安装板和后悬架安装板上的压紧座解锁后，悬架安装板连接法兰能够被动绕折展转轴旋转，当悬架安装板连接法兰旋转到底板连接法兰位置时，悬架安装板连接法兰在重力作用下，克服销孔挡块弹簧弹簧力，推动销孔挡块运动，直至悬架安装板连接法兰上的销孔与固定销外壳的开口对齐，固定销在固定弹簧的推动下进入悬架安装板法兰内的销孔，实现锁定；

连接前悬架安装板和前底板的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰通过螺钉安装在前悬架安装板上，底板连接法兰通过螺钉安装在前底板上；

连接后悬架安装板和后底板的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰通过螺钉安装在后悬架安装板上，底板连接法兰通过螺钉安装在后底板上。

优选的，双轴悬架包括悬架安装座、俯仰轴组件、大摇臂、滚转轴组件、小摇臂、被动轮组件和被动轮；

双轴悬架通过悬架安装座固定在前底板或后底板下；俯仰轴组件安装在悬架安装座下方，大摇臂与俯仰轴组件连接，滚转轴组件安装在大摇臂上，大摇臂作为滚转轴组件的外壳；滚转轴组件通过螺钉与小摇臂固定连接，被动轮组件安装在小摇臂上，小摇臂作为被动轮组件的外壳；被动轮通过螺钉安装在被动轮组件上。

优选的，双轴悬架有俯仰和滚转两个自由度，俯仰自由度通过俯仰轴组件实现；所述俯仰轴组件包括两个俯仰轴侧板、俯仰轴、两个摇臂齿盘、两个滑动齿盘、四个俯仰锁定弹簧；

两个俯仰轴侧板安装在俯仰轴上，两个俯仰轴侧板通过螺钉安装在悬架安装座下方，两个摇臂齿盘、两个滑动齿盘均套装在俯仰轴上，且两个滑动齿盘位于两个摇臂齿盘之间；相邻的滑动齿盘和摇臂齿盘中，滑动齿盘面向摇臂齿盘的端面上开有第一凹槽，摇臂齿盘面向滑动齿盘的端面上加工有第一凸起，月球车未拆分时，所述第一凸起与第一凹槽位置相互错开；两个摇臂齿盘通过螺钉与大摇臂固定，大摇臂能够带动摇臂齿盘绕俯仰轴转动；滑动齿盘上沿轴向加工有限位槽，俯仰轴上加工有第二凸起，所述第二凸起位于限位槽中，使滑动齿盘能够沿俯仰轴轴向滑动；两个滑动齿盘之间安装有4个俯仰锁定弹簧，所述4个俯仰锁定弹簧沿两个滑动齿盘相对的内侧端面均布。

优选的，双轴悬架滚动自由度通过滚转轴组件实现；所述滚转轴组件包括滚转轴、输出转接件、扭簧、内端盖、第一外端盖、滚转轴轴承、锁定滑套、滚转锁定壳、滚转锁定弹簧、滚转锁定销、第二外端盖；

滚转轴内侧端面通过螺钉与内轴转接件固连，滚转轴和内轴转接件构成的整体结构通过滚转轴轴承安装在大摇臂内；第一外端盖和第二外端盖分别固定在大摇臂两端，用于对滚转轴轴承的外圈进行轴向限位；内端盖固定在内轴转接件上，用于对内侧端面滚转轴轴承的内圈进行轴向限位；输出转接件安装在滚转轴输出端，用于对输出端的滚转轴轴承的内圈进行轴向限位；输出转接件通过螺钉与小摇臂固定连接；输出转接件和小摇臂上设计有连通的销孔；

滚转轴以及大摇臂上均设计有限位槽，扭簧两端分别安装在滚转轴以及大摇臂的限位槽内；

大摇臂外壁面上相对的两侧通过螺钉固定有滚转锁定壳，滚转锁定壳安装有锁定滑套，滚转锁定销安装在锁定滑套内，滚转锁定销包括身部和尖端，身部包括直径不同的两个圆柱体，与尖端连接的圆柱体直径大于后端圆柱体直径，滚转锁定弹簧套在滚转锁定销后端圆柱体上，同时滚转锁定弹簧的端面贴合滚转锁定销前端圆柱体后端面，从而对滚转锁定销施加弹簧力；

月球车拆分之前，输出转接件上的销孔与滚转锁定销位置不相对，月球车拆分时，输出转接件随滚转轴转动，当输出转接件上的销孔转到与滚转锁定销位置相对时，滚动锁定销插入输出转接件上的销孔中，实现锁定。

优选的，还包括解锁杆，解锁杆安装在滚动锁定销末端，用于拉出滚转锁定销，实现解锁。

优选的，被动轮组件包括被动转轴、被动轴轴承、外套筒、内套筒、第一端盖、第二端盖、被动轮；

被动转轴通过一对被动轴轴承安装在小摇臂内，被动转轴通过螺钉与被动轮组件压紧装置固定连接，所述被动轮组件压紧装置锁紧时将双轴悬架压紧在前底板和后底板下；

内套筒套在被动转轴上，外套筒套在内套筒外侧，内套筒和外套筒端面与被动轴轴承接触，第一端盖固定在被动转轴的端面，第二端盖固定在小摇臂的端面，通过第一端盖、第二端盖、内套筒和外套筒对被动轴轴承进行轴向限位；被动轮通过螺钉与被动转轴固定连接。

一种可分离重构大折展载人月球车的展开方法，包括：

载人月球车初始状态为折叠状态，折叠状态时，前悬架安装板垂直于前底板，后悬架安装板垂直于后底板，后车轮位于后底板上座椅的两侧，前车轮位于前底板上座椅的两侧；

接收到展开指令时，前悬架安装板和后悬架安装板上的压紧座解锁，连接前悬架安装板和前底板的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰跟随前悬架安装板绕前底板被动转动；连接后悬架安装板和后底板的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰跟随后悬架安装板绕后底板被动转动；

当悬架安装板连接法兰旋转到与底板连接法兰接触时，悬架安装板连接法兰在重力作用下，克服销孔挡块弹簧弹簧力，推动销孔挡块运动，直至悬架安装板连接法兰上的销孔与固定销外壳的开口对齐，固定销在弹簧的推动下进入前悬架安装板法兰内的销孔，实现锁定，此时前悬架安装板展开至与前底板位于同一水平面上，后悬架安装板展开至与后底板位于同一水平面上；悬架系统上的铰链将安装在前悬架安装板的悬架系统展开至前悬架安装板两侧，将安装在后悬架安装板的悬架系统展开至后悬架安装板两侧。

一种可分离重构大折展载人月球车的分离重构方法，包括：

月球车展开状态下，接收到拆分指令时，被动轮组件压紧装置解锁，俯仰轴组件和滚转轴组件同时展开并锁定；

俯仰轴组件展开锁定过程如下：

被动轮组件压紧装置未解锁时，滑动齿盘上的第一凹槽与摇臂齿盘的第一凸起位置相互错开；

被动轮组件压紧装置解锁后，大摇臂由于重力作用带动与其固连的摇臂齿盘绕俯仰轴转动，从而实现展开；当大摇臂转动到预定角度，摇臂齿盘上的第一凸起转动到滑动齿盘上的第一凹槽位置，并在俯仰锁定弹簧的作用下滑入滑动齿盘上的凹槽内，从而完成锁定；

滚转轴组件展开锁定过程如下：

被动轮组件压紧装置解锁后，滚转轴在扭簧的弹簧力作用下绕大摇臂转动，输出转接件与小摇臂同时转动，从而实现展开；当输出转接件与小摇臂在滚转轴带动下转动到预定角度后，滚转锁定销将与输出转接件与小摇臂上的销孔对准，在滚转锁定弹簧的作用下滚转锁定销插入上述销孔内，从而完成锁定；

俯仰轴组件和滚转轴组件同时展开并锁定后，被动轮转正并运动到贴合地面位置，月球车变成两个三轮车；

连接固定机构解锁；

两个三轮车向分离方向行驶，实现月球车的分离重构。

有益效果：

本发明月球车通过多个折展机构，实现载人车的收拢和展开，能够以更小的包络尺寸进行搭载；另外通过连接固定和双轴悬架机构实现载人车的分离重构，能够在月球车部分故障的情况下，安全的负载航天员顺利返回着陆器。

附图说明

图1为载人月球车折叠状态；

图2为载人月球车行驶状态；

图3为三轮车示意图；

图4-图6为载人车组成示意图；

图7载人车展开过程a；

图8载人车展开过程b；

图9-图12为折叠固定机构组成示意图；

图13双轴悬架组成示意图(收拢)；

图14双轴悬架展开示意图；

图15双轴悬架俯仰轴组成示意图；

图16双轴悬架俯仰轴收拢与展开示意图；

图17双轴悬架滚转轴组成示意图；

图18双轴悬架滚转轴收拢与展开示意图；

图19双轴悬架被动轮轴组成示意图。

具体实施方式

载人月球车受搭载体积重量限制，只能以较小的包络收拢安装在整器上；月球车载人月面移动发生故障时，需要月球车在发生突发情况后还能负载航天员顺利返回。

鉴于上述需求，本发明提供了一种分离重构大折展载人月球车，如图4-6所示，包括前悬架安装板1、前底板2、后悬架安装板3、后底板4、悬架系统5、座椅6、电源7、控制系统8、收纳袋9、遥控器10、天线11、连接固定机构12、折叠固定机构13、车轮14、双轴悬架15、压紧座16。

前底板2和后底板4通过连接固定机构12相连，前悬架安装板1通过折叠固定机构与前底板2相连，后悬架安装板3通过折叠固定机构与后底板4相连，悬架系统5通过螺钉固定于前悬架安装板1及后悬架安装板3上。车轮14安装在悬架系统5上。前底板2和后底板4上分别固定有一套座椅6，每套座椅6下面固定有一套控制系统8，每套座椅6后面固定有一套电源7，每套电源7上固定有一个收纳袋9；每套座椅6侧面安装有一套遥控器10；天线11通过铰链安装在后底板4上；前底板2和后底板4下分别固定有一套双轴悬架15；前悬架安装板1和后悬架安装板3上均安装有压紧座16。天线11通过铰链安装在后底板4上。前底板2和后底板4下分别固定有一套双轴悬架15。

前悬架安装板1通过两套折叠固定机构与前底板2相连，所述两套折叠固定机构沿月球车行进方向的中轴线对称；后悬架安装板3通过两套折叠固定机构与后底板4相连，所述两套折叠固定机构沿月球车行进方向的中轴线对称。

如图7-图8所示，解锁过程前悬架安装板1展开至与前底板2位于同一水平面上，后悬架安装板3展开至与后底板4位于同一水平面上；悬架系统5上的铰链将安装在前悬架安装板1的悬架系统展开至前悬架安装板1两侧，将安装在后悬架安装板3的悬架系统展开至后悬架安装板3两侧。

如图9-图12所示，折叠固定机构13，包括底板连接法兰13-2，悬架安装板连接法兰13-1，折展转轴13-3，固定销外壳13-4，固定销13-5，固定弹簧13-6，销孔弹簧盖13-7，销孔挡块13-8，销孔挡块弹簧13-9。

载人月球车共4套折叠固定机构13，前悬架安装板1与前底板2之间两套，后悬架安装板3与后底板4之间两套。折叠固定机构13的悬架安装板连接法兰13-1通过螺钉安装在前悬架安装板1和后悬架安装板3上，底板连接法兰13-2通过螺钉安装在前底板2和后底板4上。悬架安装板连接法兰13-1与底板连接法兰13-2之间安装有折展转轴13-3。固定销外壳13-4通过螺钉固定在底板连接法兰13-2下部，固定销13-5安装在固定销外壳13-4内；固定销13-5一体化成型，包括身部和尖端，身部包括直径不同的两个圆柱体，与尖端连接的圆柱体直径大于后端圆柱体直径，固定弹簧13-6位于固定销外壳13-4内，且套在固定销13-5的后端圆柱体上，同时固定弹簧13-6的端面贴合固定销13-5前端圆柱体后端面，从而对固定销施加弹簧力。

销孔挡块13-8安装在底板连接法兰13-2内，展开状态下，销孔挡块13-8用于挡住固定销13-5，使其固定于固定销外壳13-4内；销孔弹簧盖13-7通过螺钉固定在底板连接法兰13-2上，销孔挡块弹簧13-9安装在销孔弹簧盖13-7及销孔挡块13-8之间；销孔弹簧盖13-7的压缩伸展方向与固定弹簧13-4的压缩伸展方向垂直。

悬架安装板连接法兰13-1上与固定销13-5相对应的位置加工有销孔，前悬架安装板1和后悬架安装板3上的压紧座16解锁后，悬架安装板连接法兰13-1能够被动绕折展转轴13-3旋转，当悬架安装板连接法兰13-1旋转到底板连接法兰13-2位置时，悬架安装板连接法兰13-1在重力作用下，克服销孔挡块弹簧13-9弹簧力，推动销孔挡块13-8运动，直至悬架安装板连接法兰13-1上的销孔与固定销外壳13-4的开口对齐，固定销13-5在固定弹簧13-6的推动下进入悬架安装板法兰13-1内的销孔，实现锁定。

如图13-14所示，双轴悬架15，包括悬架安装座15-1、俯仰轴组件15-2、大摇臂15-3、滚转轴组件15-4、小摇臂15-5、被动轮组件15-6和被动轮15-7。

双轴悬架15通过悬架安装座15-1固定在前底板2或后底板4下；俯仰轴组件15-2安装在悬架安装座15-1下方，大摇臂15-3与俯仰轴组件15-2连接，滚转轴组件15-4安装在大摇臂15-3上，大摇臂15-3作为滚转轴组件15-4的外壳；滚转轴组件15-4通过螺钉与小摇臂15-5固定连接，被动轮组件15-6安装在小摇臂15-5上，小摇臂15-5作为被动轮组件15-6的外壳；被动轮15-7通过螺钉安装在被动轮组件15-6上。

如图15-18所示，双轴悬架15有俯仰和滚转两个自由度，俯仰自由度通过俯仰轴组件15-2实现；所述俯仰轴组件15-2包括两个俯仰轴侧板15-2-1、俯仰轴15-2-2、两个摇臂齿盘15-2-3、两个滑动齿盘15-2-4、四个俯仰锁定弹簧15-2-5。双轴悬架15滚动自由度通过滚转轴组件15-4实现；所述滚转轴组件15-4包括滚转轴15-4-1、输出转接件15-4-2、扭簧15-4-3、内端盖15-4-5、第一外端盖15-4-6、滚转轴轴承15-4-7、锁定滑套15-4-8、滚转锁定壳15-4-9、滚转锁定弹簧15-4-10、滚转锁定销15-4-11、第二外端盖15-4-13。

具体地，2个俯仰轴侧板15-2-1安装在悬架安装座15-1两侧，并通过螺钉与俯仰轴15-2-2固连。大摇臂15-3、2个摇臂齿盘15-2-3、2个滑动齿盘15-2-4安装在俯仰轴15-2-2上。其中，2个摇臂齿盘15-2-3通过螺钉分别与大摇臂15-3两侧固定，并整体可绕俯仰轴15-2-2转动。2个滑动齿盘15-2-4由于俯仰轴15-2-2上的限位槽设计，只能沿着俯仰轴15-2-2轴向滑动。滑动齿盘15-2-4之间安装有4个俯仰锁定弹簧15-2-5，在弹簧力作用下，滑动齿盘15-2-4紧贴摇臂齿盘15-2-3。两个滑动齿盘15-2-4位于两个摇臂齿盘15-2-3之间；相邻的滑动齿盘15-2-4和摇臂齿盘15-2-3中，滑动齿盘15-2-4面向摇臂齿盘15-2-3的端面上开有第一凹槽，摇臂齿盘面向滑动齿盘的端面上加工有第一凸起，月球车未拆分时，所述第一凸起与第一凹槽位置相互错开；两个摇臂齿盘15-2-3通过螺钉与大摇臂15-3固定，大摇臂15-3能够带动摇臂齿盘绕俯仰轴15-2-2转动。

第一外端盖15-4-6和第二外端盖15-4-13分别固定在大摇臂15-3两端，用于对滚转轴轴承15-4-7的外圈进行轴向限位；内端盖15-4-5固定在内轴转接件15-4-4上，用于对内侧的滚转轴轴承15-4-7的内圈进行轴向限位；输出转接件15-4-2安装在滚转轴15-4-1输出端，用于对输出端的滚转轴轴承15-4-7的内圈进行轴向限位；输出转接件15-4-2通过螺钉与小摇臂15-5固定连接；输出转接件15-4-2和小摇臂15-5上设计有连通的销孔；滚转轴15-4-1以及大摇臂15-3上均设计有限位槽，扭簧15-4-3两端分别安装在滚转轴15-4-1以及大摇臂15-3的限位槽内。

大摇臂15-3外壁面上相对的两侧通过螺钉固定有滚转锁定壳15-4-9，滚转锁定壳15-4-9安装有锁定滑套15-4-8，滚转锁定销15-4-11安装在锁定滑套15-4-8内，滚转锁定销15-4-11包括身部和尖端，身部包括直径不同的两个圆柱体，与尖端连接的圆柱体直径大于后端圆柱体直径，滚转锁定弹簧15-4-10套在滚转锁定销15-4-11后端圆柱体上，同时滚转锁定弹簧15-4-10的端面贴合滚转锁定销15-4-11前端圆柱体后端面，从而对滚转锁定销15-4-11施加弹簧力。

月球车分离重构之前，输出转接件15-4-2上的销孔与滚转锁定销15-4-11位置不相对，月球车分离重构时，输出转接件15-4-2随滚转轴15-4-1转动，当输出转接件15-4-2上的销孔转到与滚转锁定销15-4-11位置相对时，滚动锁定销15-4-11插入输出转接件15-4-2上的销孔中，实现锁定。被动转轴15-6-1通过一对被动轴轴承15-6-2安装在小摇臂15-5内，被动转轴15-6-1留有接口通过螺钉与压紧装置固定连接。被动轴轴承15-6-2之间通过外套筒15-6-3和内套筒15-6-4调节间隙，外圈通过内端盖15-6-5、外端盖15-6-6进行轴向限位。被动轮15-7通过螺钉与被动转轴15-6-1固定连接。解锁杆15-4-12安装在滚动锁定销15-4-11末端，用于拉出滚转锁定销15-4-11，实现解锁。

如图19所示，被动轮组件包括被动转轴15-6-1、被动轴轴承15-6-2、外套筒15-6-3、内套筒15-6-4、第一端盖15-6-5、第二端盖15-6-6、被动轮15-7；

被动转轴15-6-1通过一对被动轴轴承15-6-2安装在小摇臂15-5内，被动转轴15-6-1通过螺钉与被动轮组件压紧装置固定连接，所述被动轮组件压紧装置锁紧时将双轴悬架15压紧在前底板2和后底板4下；

内套筒15-6-4套在被动转轴15-6-1上，外套筒15-6-3套在内套筒15-6-4外侧，内套筒15-6-4和外套筒15-6-3两侧与被动轴轴承15-6-2接触，第一端盖15-6-5固定在被动转轴15-6-1端面，第二端盖15-6-6固定在小摇臂15-5的断面，通过第一端盖15-6-5、第二端盖15-6-6、内套筒15-6-4和外套筒15-6-3对被动轴轴承15-6-2进行轴向限位；被动轮15-7通过螺钉与被动转轴15-6-1固定连接。

如图1所示，载人月球车初始状态为折叠状态，折叠状态时，前悬架安装板1垂直于前底板2，后悬架安装板3垂直于后底板4，后车轮位于后底板4上座椅的两侧，前车轮位于前底板2上座椅的两侧。

展开实施方式：

前悬架安装板1和后悬架安装板3上的压紧座16解锁后，连接前悬架安装板1和前底板2的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰跟随前悬架安装板1绕前底板2被动转动；连接后悬架安装板3和后底板4的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰跟随后悬架安装板3绕后底板4被动转动。当悬架安装板连接法兰13-1旋转到底板连接法兰13-2接触时，悬架安装板连接法兰13-1在重力作用下，克服销孔挡块弹簧13-9弹簧力，推动销孔挡块13-8运动，直至悬架安装板连接法兰13-1上的销孔与底板连接法兰13-2上的销孔对齐，固定销13-5在弹簧13-6的推动下进入前悬架安装板法兰13-1内的销孔，实现锁定。通过悬架系统5上的铰链将悬架系统展开至前悬架安装板1与前悬架安装板3两侧。如图2所示，为载人月球车展开行驶状态。

月球车展开状态下，接收到拆分指令时，被动轮组件压紧装置解锁，俯仰轴组件和滚转轴组件同时展开并锁定

分离实施方式：

1)俯仰轴组件展开与锁定

被动轮组件压紧装置未解锁时，滑动齿盘15-2-4上的第一凹槽与摇臂齿盘15-2-3的第一凸起位置相互错开。

被动轮组件压紧装置解锁后，大摇臂15-3由于重力作用带动与其固连的摇臂齿盘15-2-3绕俯仰轴15-2-2转动，从而实现展开。当大摇臂15-3转动到预定角度，滑动齿盘15-2-4上的凹槽转动到摇臂齿盘15-2-3上的凸台位置，并在俯仰锁定弹簧15-2-5的作用下滑动与摇臂齿盘15-2-3上的凸台配合，从而完成锁定。

2)滚转轴组件展开与锁定

被动轮组件压紧装置未解锁时，滚转锁定销15-4-11在滚转锁定弹簧15-4-10的弹簧力作用下紧贴输出转接件15-4-2，同时扭簧15-4-3处于预压状态。

被动轮组件压紧装置解锁后，滚转轴15-4-1在扭簧15-4-3的弹簧力作用下绕大摇臂15-3转动，同时输出转接件15-4-2与小摇臂15-5同时转动，从而实现展开。输出转接件15-4-2与小摇臂15-5上在预定角度上有销孔。当输出转接件15-4-2与小摇臂15-5在滚转轴15-4-1带动下转动到预定角度后，滚转锁定销15-4-11将与输出转接件15-4-2与小摇臂15-5上的销孔对准，并在滚转锁定弹簧15-4-10的作用下插入上述销孔内，从而完成锁定。

被动轮15-7转正并运动到贴合地面位置锁定后，月球车变成两个三轮车。连接固定机构12解锁。两个小车向分离方向行驶实现月球车的分离。三轮车如图3所示。

本发明前底板2和后底板4下固定的双轴悬架15具备展开锁定功能，为拆分后的载人月球车提供支撑。本发明前悬架安装板1与前底板2之间和后悬架安装板3与后底板4之间的折叠固定机构13具备展开锁定功能，折叠状态能最大限度减小载人月球车包络，展开后能锁定悬架安装板与底板为一体，负载航天员行进。

本发明由折叠固定机构实现车底板的折展，由悬架实现车轮的折展，同时配合遥控器、天线等的铰链折展机构完成载人移动车的折叠与展开。由双轴悬架机构实现被动轮的折展，由连接固定机构实现前后车体的拆分完成载人月球车的分离与重构。

本发明双轴悬架，通过双轴的折展可实现收拢和展开两种构型，双轴悬架，通常为收拢构型，必要时可展开作为可重构三轮载人车双车模式下的被动悬架。

本发明的一种可分离重构、大折展载人月球车构型，通过各折展部件可实现收拢和展开两种构型。本发明的月球车构型，通常为四轮载人车移动模式，必要时可分离重构成两辆三轮载人车移动模式。

本发明提出的可分离重构、大折展月球车，以折叠后的收拢方式搭载发射，落月后展开，并在必要时可以分离重构成两个独立的三轮载人月球车保障月面工作的安全。与传统月球车相比，该车具有折叠展开功能，实现小包络发射；同时，整车具备分离重构功能，整车可拆分成两辆三轮载人车，在整车局部故障时保障任务正常进行。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种可分离重构大折展载人月球车，其特征在于：包括前悬架安装板(1)、前底板(2)、后悬架安装板(3)、后底板(4)、悬架系统(5)、座椅(6)、电源(7)、控制系统(8)、收纳袋(9)、遥控器(10)、天线(11)、连接固定机构(12)、折叠固定机构(13)、车轮(14)、双轴悬架(15)、压紧座(16)；

前底板(2)和后底板(4)通过连接固定机构(12)相连，前悬架安装板(1)通过折叠固定机构与前底板(2)相连，后悬架安装板(3)通过折叠固定机构与后底板(4)相连，前悬架安装板(1)及后悬架安装板(3)上均安装有悬架系统(5)，车轮(14)安装在悬架系统(5)上；前底板(2)和后底板(4)上分别固定有一套座椅(6)，每套座椅(6)下面固定有一套控制系统(8)，每套座椅(6)后面固定有一套电源(7)，每套电源(7)上固定有一个收纳袋(9)；每套座椅(6)侧面安装有一套遥控器(10)；天线(11)通过铰链安装在后底板(4)上；前底板(2)和后底板(4)下分别固定有一套双轴悬架(15)；前悬架安装板(1)和后悬架安装板(3)上均安装有压紧座(16)。

2.根据权利要求1所述的一种可分离重构大折展载人月球车，其特征在于：前悬架安装板(1)通过两套折叠固定机构与前底板(2)相连，所述两套折叠固定机构沿月球车行进方向的中轴线对称；后悬架安装板(3)通过两套折叠固定机构与后底板(4)相连，所述两套折叠固定机构沿月球车行进方向的中轴线对称。

3.根据权利要求2所述的一种可分离重构大折展载人月球车，其特征在于：每套折叠固定机构(13)包括底板连接法兰(13-2)、悬架安装板连接法兰(13-1)、折展转轴(13-3)、固定销外壳(13-4)、固定销(13-5)以及固定弹簧(13-6)、销孔弹簧盖(13-7)、销孔挡块(13-8)、销孔挡块弹簧(13-9)；

底板连接法兰(13-2)上部安装有折展转轴(13-3)，悬架安装板连接法兰(13-1)安装在所述折展转轴(13-3)上，固定销外壳(13-4)通过螺钉固定在底板连接法兰(13-2)下部，固定销(13-5)安装在固定销外壳(13-4)内；固定销(13-5)一体化成型，包括身部和尖端，身部包括直径不同的两个圆柱体，与尖端连接的圆柱体直径大于后端圆柱体直径，固定弹簧(13-6)位于固定销外壳(13-4)内，且套在固定销(13-5)的后端圆柱体上，同时固定弹簧(13-6)的端面贴合固定销(13-5)前端圆柱体后端面，从而对固定销施加弹簧力；

销孔挡块(13-8)安装在底板连接法兰(13-2)内，展开状态下，销孔挡块(13-8)用于挡住固定销(13-5)，使其固定于固定销外壳(13-4)内；销孔弹簧盖(13-7)通过螺钉固定在底板连接法兰(13-2)上，销孔挡块弹簧(13-9)安装在销孔弹簧盖(13-7)及销孔挡块(13-8)之间；销孔弹簧盖(13-7)的压缩伸展方向与固定弹簧(13-4)的压缩伸展方向垂直；

悬架安装板连接法兰(13-1)上与固定销(13-5)相对应的位置加工有销孔，前悬架安装板(1)和后悬架安装板(3)上的压紧座(16)解锁后，悬架安装板连接法兰(13-1)能够被动绕折展转轴(13-3)旋转，当悬架安装板连接法兰(13-1)旋转到底板连接法兰(13-2)位置时，悬架安装板连接法兰(13-1)在重力作用下，克服销孔挡块弹簧(13-9)弹簧力，推动销孔挡块(13-8)运动，直至悬架安装板连接法兰(13-1)上的销孔与固定销外壳(13-4)的开口对齐，固定销(13-5)在固定弹簧(13-6)的推动下进入悬架安装板法兰(13-1)内的销孔，实现锁定；

连接前悬架安装板(1)和前底板(2)的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰(13-1)通过螺钉安装在前悬架安装板(1)上，底板连接法兰(13-2)通过螺钉安装在前底板(2)上；

连接后悬架安装板(3)和后底板(4)的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰(13-1)通过螺钉安装在后悬架安装板(3)上，底板连接法兰(13-2)通过螺钉安装在后底板(4)上。

4.根据权利要求1所述的一种可分离重构大折展载人月球车，其特征在于：双轴悬架(15)包括悬架安装座(15-1)、俯仰轴组件(15-2)、大摇臂(15-3)、滚转轴组件(15-4)、小摇臂(15-5)、被动轮组件(15-6)和被动轮(15-7)；

双轴悬架(15)通过悬架安装座(15-1)固定在前底板(2)或后底板(4)下；俯仰轴组件(15-2)安装在悬架安装座(15-1)下方，大摇臂(15-3)与俯仰轴组件(15-2)连接，滚转轴组件(15-4)安装在大摇臂(15-3)上，大摇臂(15-3)作为滚转轴组件(15-4)的外壳；滚转轴组件(15-4)通过螺钉与小摇臂(15-5)固定连接，被动轮组件(15-6)安装在小摇臂(15-5)上，小摇臂(15-5)作为被动轮组件(15-6)的外壳；被动轮(15-7)通过螺钉安装在被动轮组件(15-6)上。

5.根据权利要求4所述的一种可分离重构大折展载人月球车，其特征在于：双轴悬架(15)有俯仰和滚转两个自由度，俯仰自由度通过俯仰轴组件(15-2)实现；所述俯仰轴组件(15-2)包括两个俯仰轴侧板(15-2-1)、俯仰轴(15-2-2)、两个摇臂齿盘(15-2-3)、两个滑动齿盘(15-2-4)、四个俯仰锁定弹簧(15-2-5)；

两个俯仰轴侧板(15-2-1)安装在俯仰轴上，两个俯仰轴侧板(15-2-1)通过螺钉安装在悬架安装座(15-1)下方，两个摇臂齿盘(15-2-3)、两个滑动齿盘(15-2-4)均套装在俯仰轴(15-2-2)上，且两个滑动齿盘(15-2-4)位于两个摇臂齿盘(15-2-3)之间；相邻的滑动齿盘(15-2-4)和摇臂齿盘(15-2-3)中，滑动齿盘(15-2-4)面向摇臂齿盘(15-2-3)的端面上开有第一凹槽，摇臂齿盘(15-2-3)面向滑动齿盘(15-2-4)的端面上加工有第一凸起，月球车未拆分时，所述第一凸起与第一凹槽位置相互错开；两个摇臂齿盘(15-2-3)通过螺钉与大摇臂(15-3)固定，大摇臂(15-3)能够带动摇臂齿盘(15-2-3)绕俯仰轴(15-2-2)转动；滑动齿盘(15-2-4)上沿轴向加工有限位槽，俯仰轴(15-2-2)上加工有第二凸起，所述第二凸起位于限位槽中，使滑动齿盘(15-2-4)能够沿俯仰轴(15-2-2)轴向滑动；两个滑动齿盘(15-2-4)之间安装有4个俯仰锁定弹簧(15-2-5)，所述4个俯仰锁定弹簧(15-2-5)沿两个滑动齿盘相对的内侧端面均布。

6.根据权利要求5所述的一种可分离重构大折展载人月球车，其特征在于：双轴悬架(15)滚动自由度通过滚转轴组件(15-4)实现；所述滚转轴组件(15-4)包括滚转轴(15-4-1)、输出转接件(15-4-2)、扭簧(15-4-3)、内端盖(15-4-5)、第一外端盖(15-4-6)、滚转轴轴承(15-4-7)、锁定滑套(15-4-8)、滚转锁定壳(15-4-9)、滚转锁定弹簧(15-4-10)、滚转锁定销(15-4-11)、第二外端盖(15-4-13)；

滚转轴(15-4-1)内侧端面通过螺钉与内轴转接件(15-4-4)固连，滚转轴(15-4-1)和内轴转接件(15-4-4)构成的整体结构通过滚转轴轴承(15-4-7)安装在大摇臂(15-3)内；第一外端盖(15-4-6)和第二外端盖(15-4-13)分别固定在大摇臂(15-3)两端，用于对滚转轴轴承(15-4-7)的外圈进行轴向限位；内端盖(15-4-5)固定在内轴转接件(15-4-4)上，用于对内侧端面滚转轴轴承(15-4-7)的内圈进行轴向限位；输出转接件(15-4-2)安装在滚转轴(15-4-1)输出端，用于对输出端的滚转轴轴承(15-4-7)的内圈进行轴向限位；输出转接件(15-4-2)通过螺钉与小摇臂(15-5)固定连接；输出转接件(15-4-2)和小摇臂(15-5)上设计有连通的销孔；

滚转轴(15-4-1)以及大摇臂(15-3)上均设计有限位槽，扭簧(15-4-3)两端分别安装在滚转轴(15-4-1)以及大摇臂(15-3)的限位槽内；

大摇臂(15-3)外壁面上相对的两侧通过螺钉固定有滚转锁定壳(15-4-9)，滚转锁定壳(15-4-9)安装有锁定滑套(15-4-8)，滚转锁定销(15-4-11)安装在锁定滑套(15-4-8)内，滚转锁定销(15-4-11)包括身部和尖端，身部包括直径不同的两个圆柱体，与尖端连接的圆柱体直径大于后端圆柱体直径，滚转锁定弹簧(15-4-10)套在滚转锁定销(15-4-11)后端圆柱体上，同时滚转锁定弹簧(15-4-10)的端面贴合滚转锁定销(15-4-11)前端圆柱体后端面，从而对滚转锁定销(15-4-11)施加弹簧力；

月球车拆分之前，输出转接件(15-4-2)上的销孔与滚转锁定销(15-4-11)位置不相对，月球车拆分时，输出转接件(15-4-2)随滚转轴(15-4-1)转动，当输出转接件(15-4-2)上的销孔转到与滚转锁定销(15-4-11)位置相对时，滚动锁定销(15-4-11)插入输出转接件(15-4-2)上的销孔中，实现锁定。

7.根据权利要求6所述的一种可分离重构大折展载人月球车，其特征在于：还包括解锁杆(15-4-12)，解锁杆(15-4-12)安装在滚动锁定销(15-4-11)末端，用于拉出滚转锁定销(15-4-11)，实现解锁。

8.根据权利要求7所述的一种可分离重构大折展载人月球车，其特征在于：被动轮组件(15-6)包括被动转轴(15-6-1)、被动轴轴承(15-6-2)、外套筒(15-6-3)、内套筒(15-6-4)、第一端盖(15-6-5)、第二端盖(15-6-6)、被动轮(15-7)；

被动转轴(15-6-1)通过一对被动轴轴承(15-6-2)安装在小摇臂(15-5)内，被动转轴(15-6-1)通过螺钉与被动轮组件(15-6)压紧装置固定连接，所述被动轮组件(15-6)压紧装置锁紧时将双轴悬架(15)压紧在前底板(2)和后底板(4)下；

内套筒(15-6-4)套在被动转轴(15-6-1)上，外套筒(15-6-3)套在内套筒(15-6-4)外侧，内套筒(15-6-4)和外套筒(15-6-3)端面与被动轴轴承(15-6-2)接触，第一端盖(15-6-5)固定在被动转轴(15-6-1)的端面，第二端盖(15-6-6)固定在小摇臂(15-5)的端面，通过第一端盖(15-6-5)、第二端盖(15-6-6)、内套筒(15-6-4)和外套筒(15-6-3)对被动轴轴承(15-6-2)进行轴向限位；被动轮(15-7)通过螺钉与被动转轴(15-6-1)固定连接。

9.一种可分离重构大折展载人月球车的展开方法，其特征在于包括：

载人月球车初始状态为折叠状态，折叠状态时，前悬架安装板(1)垂直于前底板(2)，后悬架安装板(3)垂直于后底板(4)，后车轮位于后底板(4)上座椅的两侧，前车轮位于前底板(2)上座椅的两侧；

接收到展开指令时，前悬架安装板(1)和后悬架安装板(3)上的压紧座(16)解锁，连接前悬架安装板(1)和前底板(2)的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰跟随前悬架安装板(1)绕前底板(2)被动转动；连接后悬架安装板(3)和后底板(4)的折叠固定机构，其悬架安装板连接法兰跟随后悬架安装板(3)绕后底板(4)被动转动；

当悬架安装板连接法兰旋转到与底板连接法兰接触时，悬架安装板连接法兰在重力作用下，克服销孔挡块弹簧弹簧力，推动销孔挡块运动，直至悬架安装板连接法兰上的销孔与固定销外壳的开口对齐，固定销在弹簧的推动下进入前悬架安装板法兰内的销孔，实现锁定，此时前悬架安装板(1)展开至与前底板(2)位于同一水平面上，后悬架安装板(3)展开至与后底板(4)位于同一水平面上；悬架系统(5)上的铰链将安装在前悬架安装板(1)的悬架系统展开至前悬架安装板(1)两侧，将安装在后悬架安装板(3)的悬架系统展开至后悬架安装板(3)两侧。

10.一种可分离重构大折展载人月球车的分离重构方法，其特征在于包括：

月球车展开状态下，接收到拆分指令时，被动轮组件压紧装置解锁，俯仰轴组件和滚转轴组件同时展开并锁定；

俯仰轴组件展开锁定过程如下：

被动轮组件压紧装置未解锁时，滑动齿盘(15-2-4)上的第一凹槽与摇臂齿盘(15-2-3)的第一凸起位置相互错开；

被动轮组件压紧装置解锁后，大摇臂(15-3)由于重力作用带动与其固连的摇臂齿盘(15-2-3)绕俯仰轴(15-2-2)转动，从而实现展开；当大摇臂(15-3)转动到预定角度，摇臂齿盘(15-2-3)上的第一凸起转动到滑动齿盘(15-2-4)上的第一凹槽位置，并在俯仰锁定弹簧(15-2-5)的作用下滑入滑动齿盘上的凹槽内，从而完成锁定；

滚转轴组件展开锁定过程如下：

被动轮组件压紧装置解锁后，滚转轴(15-4-1)在扭簧(15-4-3)的弹簧力作用下绕大摇臂(15-3)转动，输出转接件(15-4-2)与小摇臂(15-5)同时转动，从而实现展开；当输出转接件(15-4-2)与小摇臂(15-5)在滚转轴(15-4-1)带动下转动到预定角度后，滚转锁定销(15-4-11)将与输出转接件(15-4-2)与小摇臂(15-5)上的销孔对准，在滚转锁定弹簧(15-4-10)的作用下滚转锁定销(15-4-11)插入上述销孔内，从而完成锁定；

俯仰轴组件和滚转轴组件同时展开并锁定后，被动轮(15-7)转正并运动到贴合地面位置，月球车变成两个三轮车；

连接固定机构解锁；

两个三轮车向分离方向行驶，实现月球车的分离重构。

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