CN201198333Y - 路面自适应菱形月球车移动系统 - Google Patents

Abstract

一种路面自适应菱形月球车移动系统，它包括可转动的车架以及安装于车架上菱形布置的前轮、后轮、左轮和右轮，所述前轮和后轮分别通过前悬架系统和后悬架系统固定于车架上，左轮和右轮分别固定在左悬架系统和右悬架系统上，所述车架包括前车架和后车架，左悬架系统固定于左铰接轴上，右悬架系统固定于右铰接轴上，所述左铰接轴通过连接座与后车架固连，电机固定安装在左铰接轴端部，电机的输出轴与右铰接轴固连，铰接轴承座固定在前车架上，所述左铰接轴和右铰接轴均通过装有轴承的铰接轴承座跟前车架铰接。本实用新型采用四轮三轴菱形底盘的结构，具有地形适应能力强、结构紧凑、轻量化程度高、越野性能好、车体姿态平稳、可靠性高的优点。

Description

路面自适应菱形月球车移动系统

技术领域

本实用新型主要涉及到行走装置的设计领域，特指一种路面自适应菱形月球车移动系统，可适用于恶劣环境下的无人探测和矿石采集领域。

背景技术

对于月面环境来说，月球车要求适应不熟悉的地貌和多灰层、微重力等独特的月球表面行驶环境以及实现地月转移，这对车辆的轻量化和行驶性能有着特殊的要求。从目前国内研究月球车情况看，大家认为传统的两轴四轮机构具有结构紧凑、耗能低、负载能力大、姿态调整方便的优点，缺点是车体的稳定性较差，爬坡和越障能力不强；六轮机构由于具有三轴特性，越野性和稳定性较强的优点，缺点是难以实现轻量化，重力在各车轮上的分配不均匀，不能充分发挥电机的效率。考虑到月球上特殊的工况，人们普遍认为轮式月球车中六轮是最优的，而传统的四轮车尽管比六轮结构更简单、可靠，但由于不具备好的越野性而不在选择范围之内。若要发挥四轮车的结构简单易于轻量化和可靠性强的优势，又要使其拥有优越的越野性能，就必须通过新概念的创新设计提高其越野性等行驶性能。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型要解决的问题就在于：本实用新型提供一种结构简单紧凑、地形适应能力强、越障性能好、车体姿态平稳、可靠性高、高轻量化的路面自适应菱形月球车移动系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于：它包括可转动的车架以及安装于车架上菱形布置的前轮、后轮、左轮和右轮，所述前轮和后轮分别通过前悬架系统和后悬架系统固定于车架上，左轮和右轮分别固定在左悬架系统和右悬架系统上，所述车架包括安装有前轮的前车架、安装有后轮的后车架以及铰接轴承座、左铰接轴、右铰接轴、电机、连接座，左悬架系统固定于左铰接轴上，右悬架系统固定于右铰接轴上，所述左铰接轴通过连接座与后车架固连，电机固定安装在左铰接轴端部，电机的输出轴与右铰接轴固连，铰接轴承座固定在前车架上，所述左铰接轴和右铰接轴均通过装有轴承的铰接轴承座跟前车架铰接。

所述前悬架系统和后悬架系统均由连接机构和转向机构组成，所述转向机构包括转向电机，转向电机固定于转向电机套筒内，转向电机的输出轴通过键与连接机构的连接臂上端相接，连接臂与前轮或后轮相连。

所述连接机构包括轴承座、角接触轴承以及连接臂，转向电机套筒与连接机构的轴承座相连，角接触轴承安装在轴承座内，其外圈分别通过轴承座和转向电机套筒定位，内圈中安装连接臂，所述连接臂通过其自身的凸台和锁紧螺帽与角接触轴承内圈相连，连接臂与前轮或后轮相连。

所述前轮或后轮的接地点与转向电机输出轴的轴心延长线不相交。

与现有技术相比，本实用新型的优点就在于：

1、本实用新型路面自适应菱形月球车移动系统的“三轴”确保良好的越野性能和移动稳定性；“四轮”确保比六轮系统更高程度的轻量化；

2、、本实用新型路面自适应菱形月球车移动系统电机数少，能耗低，控制最简单，驱动和转向的可靠性更高；

3、本实用新型路面自适应菱形月球车移动系统，利用前、后车架铰接轴上装设的电机实现左、右车轮可以相对摆动，在越障时可以减少车体的侧倾角度和在斜坡上横向行驶时提高侧倾稳定性；

4、本实用新型路面自适应菱形月球车移动系统采用菱形底盘结构，在同样的转向角度下，通过前后轮联动转向，可以显著减小月球车的转向半径，提高月球车的转向灵活性。同时还可以实现原地转向，能够实现随时避障，显著提高月球车的适应性；

5、本实用新型路面自适应菱形月球车移动系统，具有较好的路面自适应性，尤其是月球坑和爬坡的接地性更好；

6、本实用新型路面自适应菱形月球车移动系统，通过前轮或后轮的转向可实现重心左右相对偏移，使得具有在坡面行驶或路面坍塌时的四辙稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型前、后悬架的结构示意图。

图例说明

1、前轮                2、后轮

3、左轮                4、右轮

5、前悬架系统          6、后悬架系统

7、左悬架系统          8、右悬架系统

9、车架                10、转向电机

11、前车架             12、后车架

13、电机               14、连接臂

15、角接触轴承         16、转向电机套筒

17、轴承座             18、锁紧螺帽

19、铰接轴承座         20、左铰接轴

21、右铰接轴           22、连接座

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1、图2所示，本实用新型的路面自适应菱形月球车移动系统，它包括可转动的车架9以及安装于车架9上菱形布置的前轮1、后轮2、左轮3和右轮4，前轮1和后轮2分别通过前悬架系统5和后悬架系统6固定于车架9上，左轮3和右轮4分别固定在左悬架系统7和右悬架系统8上，车架9包括安装有前轮1的前车架11、安装有后轮2的后车架12以及铰接轴承座19、左铰接轴20、右铰接轴21、电机13、连接座22，左悬架系统7固定于左铰接轴20上，右悬架系统8固定于右铰接轴21上，左铰接轴20通过连接座22与后车架12固连，电机13固定安装在左铰接轴20端部，电机13自带电磁制动器，电机13的输出轴与右铰接轴21固连，铰接轴承座19固定在前车架11上，左铰接轴20和右铰接轴21均通过装有轴承的铰接轴承座19跟前车架11铰接。前悬架系统5和后悬架系统6均由连接机构和转向机构组成，转向机构包括转向电机10，转向电机10固定于转向电机套筒16内，转向电机10的输出轴通过键与连接机构的连接臂14上端相接，连接臂14与前轮1或后轮2相连。其中，转向电机套筒16通过螺栓跟车架9固连，轴承座17通过螺钉跟转向电机套筒16固连，角接触轴承15安装在轴承座17内，其外圈分别通过轴承座17和转向电机套筒16定位，内圈中安装连接臂14，连接臂14通过其自身的凸台和锁紧螺帽18跟角接触轴承15内圈固定。连接臂14下端跟车轮轴通过销钉固连。转向电机10通过螺钉安装在转向电机套筒16内，其输出轴跟连接臂14通过键连接。转向时其动力通过连接臂14传送到前后车轮上。由于前后车轮接地点与转向电机10输出轴轴心延长线不相交，所以在转向时前后车轮接地点是绕前后转向电机10输出轴轴心转动的。在较佳实施例中，转向电机10自带电磁制动器。

当路况不是越障或阴阳路面时，电机13通过起自身带的电磁制动器制动，直接驱动四轮，转向通过前轮1、后轮2联动转向。由于本实用新型车架9分为前车架11和后车架12两节，且前后车架铰接，使得车轮有良好的接地性能，可以保持在粗糙路面行驶时车轮始终接地，这样既可以使得车的重力可以由四轮平均承载，还可以获得更大的地面附着力得以驱动。

当车越障或走阴阳路面时，可以主动调节电机13，通过调节左右悬架的相对转动达到减缓或消除侧倾的目的。

当车在斜坡上横向行驶时由于重力的原因，使得左轮3和右轮4中位于下边的轮子分担的车轮重力要大于其余各轮，而上边轮子分担的重力要小于其他轮子。这样重力在各车轮上的分配不均匀，不能发挥电机的效率。由于转向电机10轴线与地面交点与前后轮接地点不重合，所以前后轮可以相对车架9改变布置方式。加入左轮3在下，可以把后轮2转向180度，从而使其接地点相对下移，这样既可以减少左轮3分担的重力，又可以增加右轮4分担的重力，于是使得各车轮分担的重力尽可能的均衡，最大程度上发挥驱动电机的效率。

当车在一边路面容易坍塌的路况行驶时，本实用新型前后轮可以通过转向相对车架9改变布置方式。比如右边路面容易坍塌，可以把后轮2转向180度，从而使其接地点相对右移，这样使得原来的四轮三辄变为了四轮四辄，此时车的重心位于前轮1、后轮2、左轮3各自接地点所组成的三角形中，这样减轻了右轮4分担的车的重力，从而较少了右边路面坍塌的可能性。即算是右边路面坍塌，由于重心已经相对左偏，所以车仍然能保持平稳行驶。

当车遇到不可逾越的障碍时，此车可以发挥其360度原地转向的超强避障功能，原地转向时只需将前后轮转向至各自轮轴线延长线通过车的重心，然后前轮1和后轮2差速，左轮3和右轮4差速即可。

Claims (4)

1.一种路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于：它包括可转动的车架(9)以及安装于车架(9)上菱形布置的前轮(1)、后轮(2)、左轮(3)和右轮(4)，所述前轮(1)和后轮(2)分别通过前悬架系统(5)和后悬架系统(6)固定于车架(9)上，左轮(3)和右轮(4)分别固定在左悬架系统(7)和右悬架系统(8)上，所述车架(9)包括安装有前轮(1)的前车架(11)、安装有后轮(2)的后车架(12)以及铰接轴承座(19)、左铰接轴(20)、右铰接轴(21)、电机(13)、连接座(22)，左悬架系统(7)固定于左铰接轴(20)上，右悬架系统(8)固定于右铰接轴(21)上，所述左铰接轴(20)通过连接座(22)与后车架(12)固连，电机(13)固定安装在左铰接轴(20)端部，电机(13)的输出轴与右铰接轴(21)固连，铰接轴承座(19)固定在前车架(11)上，所述左铰接轴(20)和右铰接轴(21)均通过装有轴承的铰接轴承座(19)跟前车架(11)铰接。

2.根据权利要求1所述的路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于：所述前悬架系统(5)和后悬架系统(6)均由连接机构和转向机构组成，所述转向机构包括转向电机(10)，转向电机(10)固定于转向电机套筒(16)内，转向电机套筒(16)固定于车架(9)上，转向电机(10)的输出轴通过键与连接机构的连接臂(14)上端相接。

3.根据权利要求2所述的路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于：所述连接机构包括轴承座(17)、角接触轴承(15)以及连接臂(14)，转向电机套筒(16)与连接机构的轴承座(17)相连，角接触轴承(15)安装在轴承座(17)内，其外圈分别通过轴承座(17)和转向电机套筒(16)定位，内圈中安装连接臂(14)，所述连接臂(14)通过其自身的凸台和锁紧螺帽(18)与角接触轴承(15)内圈相连，连接臂(14)与前轮(1)或后轮(2)相连。

4.根据权利要求2或3所述的路面自适应菱形月球车移动系统，其特征在于：所述前轮(1)或后轮(2)的接地点与转向电机(10)输出轴的轴心延长线不相交。

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