多地形适应星球车

本发明涉及星球探测，具体而言，涉及一种多地形适应星球车。

背景技术：

1、在星球探测中，星球车往往需要面对陨石坑、陡坡、松软沙地等多种复杂地形，目前的轮式或足式星球车，在多种地形下的通行能力有限，且星球车在高速行走过程中，车架和行走机构承受较大的冲击载荷，影响星球车的行驶稳定性，影响星球车的工作性能。

技术实现思路

1、为至少在一定程度上解决上述问题的至少一个方面，本发明提供一种多地形适应星球车，其包括车架、被动地形适应机构、锁定结构、多个多连杆机构、多个驱动单元和多个车轮；每个所述多连杆机构均包括闭环四连杆组件和二连杆组件，所述闭环四连杆组件具有四个转动关节，四个所述转动关节中包括第一转动关节，所述闭环四连杆组件在所述第一转动关节处与所述车架转动连接；所述二连杆组件分别与所述车架和所述闭环四连杆组件的用于构成所述第一转动关节的一个连杆转动连接，以使所述闭环四连杆组件、所述二连杆组件和所述车架共同构成具备两个自由度的多闭环结构；各所述多连杆机构均设有用于安装所述车轮的第一连接部；

2、所述驱动单元与所述多连杆机构驱动连接，并控制两个所述自由度中的一个；所述被动地形适应机构分别与所述车架和多个所述多连杆机构活动连接，所述被动地形适应机构配置有所述锁定结构，通过所述锁定结构的锁定或解锁控制两个所述自由度中的另一个；当所述锁定结构解锁时，所述被动地形适应机构在多个所述多连杆机构之间传递作用力，以使多个所述多连杆机构联动并均衡各所述车轮的接地载荷。

3、可选地，所述闭环四连杆组件的四个连杆包括依次转动连接的摆杆、第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述摆杆与所述第三连杆转动连接形成所述第一转动关节；所述二连杆组件包括第四连杆和第五连杆，所述第三连杆、所述第四连杆、所述第五连杆和所述车架依次转动连接形成第一四边形结构；所述摆杆的下端设有所述第一连接部。

4、可选地，所述多连杆机构被配置为能够运动至相邻两个设定连杆的传动角为零的奇异点位置，所述设定连杆为所述摆杆之外的连杆；所述多连杆机构在所述设定连杆之外的位置与所述被动地形适应机构活动连接。

5、可选地，两个所述设定连杆分别与所述第一四边形结构的两边对应，所述驱动单元与所述第一四边形结构驱动连接；所述闭环四连杆组件设有用于与所述被动地形适应机构连接的第二连接部。

6、可选地，所述第二连接部设置于所述第一连杆和所述第二连杆二者中的任意一个上；所述驱动单元安装于所述车架上，所述驱动单元与所述第五连杆和所述第三连杆中的任意一个驱动连接。

7、可选地，所述第五连杆与所述车架转动连接形成第二转动关节，所述第一转动关节在前后方向到所述车架中心的距离大于所述第二转动关节在前后方向到所述车架中心的距离；

8、和/或，所述摆杆包括第一杆段和第二杆段；所述第一杆段的下端与所述车架转动连接，所述第一杆段的上端与所述第一连杆转动连接，所述第二杆段的上端与所述第一杆段的下端固定连接，所述第二杆段相对于所述第一杆段倾斜设置，从上至下，所述第二杆段上的点在前后方向到所述车架的中心的距离逐渐增大，所述第二杆段的下端设有所述第一连接部。

9、可选地，所述驱动单元包括驱动电机和抱闸机构，所述驱动电机的壳体安装于所述车架，所述驱动电机的输出轴与所述第五连杆的转轴连接，所述抱闸机构用于通过抱闸对所述第五连杆的转轴进行锁定。

10、可选地，所述多连杆机构的数量为四个，四个所述多连杆机构的所述第一转动关节分别布置于所述车架的四角区域；当所述锁定结构解锁时，所述被动地形适应机构被配置为：使得位于所述车架每一对斜对角区域的两个多连杆机构联动并使对应的两个车轮相对于所述车架的竖向距离同时增大或同时减小；使得位于所述车架每一对相邻角区域的两个所述多连杆机构联动并使得对应的两个所述车轮相对于所述车架的竖向距离分别增大和减小。

11、可选地，所述被动地形适应机构包括平衡杆和四个传力构件；所述平衡杆沿左右方向布置，且在所述左右方向的中间位置与所述车架绕竖直轴线转动连接；四个所述传力构件与四个所述多连杆机构一一对应布置，所述平衡杆在所述左右方向的两端均活动连接有两个所述传力构件，所述传力构件在远离所述平衡杆的一端与对应的所述多连杆机构活动连接；

12、所述锁定结构包括第一离合器，所述第一离合器设置于所述平衡杆和所述车架的连接处，用于锁定或解锁所述平衡杆相对于所述车架的转动。

13、可选地，所述多地形适应星球车具备轮式被动自适应移动模式、足式行走模式和主被动复合移动模式；

14、所述轮式被动自适应移动模式下，两个所述自由度中的一个被限制且所述多闭环结构变胞为单自由度结构，所述被动地形适应机构被所述锁定结构解锁，所述被动地形适应机构在多个所述多连杆机构之间传递作用力，使得各所述多连杆机构联动以均衡各所述车轮的接地载荷；

15、所述足式行走模式下，所述被动地形适应机构被所述锁定结构锁定，各所述多连杆机构由对应的所述驱动单元独立控制，通过控制多个所述多连杆机构协同动作，实现多个所述车轮的交替抬升和落地，以实现足式行走；

16、所述主被动复合移动模式下，所述驱动单元工作以驱动所述多连杆机构运动，所述被动地形适应机构被所述锁定结构解锁，所述被动地形适应机构在多个所述多连杆机构之间传递作用力。

17、在本发明的多地形适应星球车中，每个多连杆机构的闭环四连杆组件、二连杆组件及车架共同构成具备两个自由度的多闭环结构，驱动单元控制两个自由度中的一个，通过锁定结构对被动地形适应机构的锁定或解锁控制两个自由度中的另一个；当锁定结构解锁时，被动地形适应机构在多个多连杆机构之间传递作用力，使得各多连杆机构联动以均衡各车轮的接地载荷，实现多地形适应星球车的悬架的被动调整功能，确保轮地附着；通过驱动单元驱动多闭环结构进行变形运动，调整多连杆机构的位姿，可实现对多地形适应星球车的悬架的主动调整功能。与此同时，通过对两个自由度的控制组合，多地形适应星球车的悬架可以实现轮式被动自适应移动模式和足式行走模式，轮式被动自适应移动模式可以用于平坦或轻微起伏的地形，实现多地形适应星球车在平坦地形的快速通过；足式行走模式可以用于复杂崎岖地形，能够跨越较大的障碍物，确保多地形适应星球车在复杂崎岖地形的通过能力。此外，采用多闭环结构设计，多连杆机构与车架的连接点的数量增加，多连杆机构在车架上的支撑更加稳固，多连杆机构与车架之间传力的路径增加，使得多连杆的刚度和抗变形能力得到提升，有利于承受车轮传递的地面冲击载荷，有利于提高多连杆机构的疲劳寿命和可靠性。

18、总体而言，本发明的多地形适应星球车具备被动地形适应和悬架主动调整功能，有利于满足多地形适应星球车在不同地形通行时的多样化需求，通过对两个自由度的控制组合，多地形适应星球车可以实现轮式被动自适应移动模式和足式行走模式，有利于提升多地形适应星球车在复杂地形中的通行能力和任务执行效率，有利于降低复杂地形下星球探测任务的总体能耗；并且，采用多闭环结构的设计，有利于增加多连杆结构与车架之间的连接点和传力路径，提升了多地形适应星球车的悬架的刚度和承载能力，有利于提高多连杆机构的疲劳寿命和多地形适应星球车的可靠性。