一种可折叠六轮月球探测车移动系统的制作方法

本发明涉及一种探测车移动系统，具体涉及一种可折叠六轮月球探测车移动系统。

背景技术：

随着全世界航天技术的发展，人类对其他星球的探索度越来越高，轮式行星探测车是星球探测中不可或缺的装备，它是一种能够在月球表面行驶并完成复杂任务的专用车辆，例如，月球探测、考察、收集和分析样品等。对于移动式月球表面探测车或机器人，一般要求其对复杂月面环境具有良好的适应性和通过性，且具有稳定的行驶能力。此种月球探测车需要有良好的灵活性，稳定性，负重能力，还需要耐受强辐射，高低温的能力。在星球探测车的研究上，美国，俄罗斯等发达国家的起步较早，并且已经取得了一定的研究成果，国内对月球探测车的研究相对于国外而言起步较晚，大概起步于20世纪末期，滞后于国外40多年，但是由于近年来的科技突飞猛进，也取得了不小的成果。如，中国机械工程第18期第3卷第3期，2007年2月上半月的期刊中，公开了一种双曲柄滑块联动月球车设计及样机研制，该月球车通过双曲柄滑块联动悬架，带动3个车轮之间的相对高度发生变化，以适应月球上的地形变化。但是该曲柄滑块联动机构存在结构复杂，而且在装入火箭中时，占地面积大，月壤路面上行走方向不够灵活的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有曲柄滑块联动月球车存在结构复杂，而且在装入火箭中时，占地面积大，月壤路面上行走方向不够灵活的问题。进而提供一种可折叠六轮月球探测车移动系统。

本发明的技术方案是：一种可折叠六轮月球探测车移动系统，包括后车体、两个后车体悬架、多个下臂套筒、多个车轮、前车体、两个上悬架和两个拉杆，前车体和后车体转动连接，且后车体向上翻折扣在前车体上；两个后车体悬架的上部分别安装在后车体的左右两侧，两个后车体悬架的下部按照由上至下的顺序分别安装有一个下臂套筒和一个车轮；两个上悬架铰接在前车体的左右两侧，且两个上悬架通过前车体上的长条孔能够沿前车体的长度方向水平位移，每个上悬架的两端端部按照由上至下的顺序分别安装有一个下臂套筒和车轮，每个拉杆的一端与前车体和后车体交汇处的连接轴转动连接，每个拉杆的另一端与一个上悬架连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明具有双重减震功能和良好的地形适应能力，第一级减震由车轮的弹性条7-1实现减震，第二级由下支架，弹簧和弹簧套筒共同完成，当车轮接触在崎岖的地表时，能够有效的保证大部分的车轮都尽可能接地；

2、本发明的下臂能够根据实际需要来调节伸出的长度，能够达到调节车体俯仰角和横滚角的效果，在斜面运行时，能够通过伸长下臂的长度使车体尽可能地保持在水平位置，避免翻车；

3、本发明的车体模块(前车体和后车体)可以通过折叠来减小占地面积，折叠状态为后车体向上翻折在前车体上，例如在运载舱内可保持折叠状态，待月球车行驶上月面后再进行展开，而且本发明的车体能够自行行走，无需工作人员或是辅助装置进行转运；

4、本发明的车轮模块采用一体化设计，驱动电机和传动机构都藏于轮毂中，再通过防尘盖板进行密封，可节省其他模块的空间，还使月球车的重心降低，进一步地提高了稳定性；

5、本发明的越障过程由于是将滑块的水平运动转换为车轮的竖直方向的运动，对比直接驱动下臂转角的越障方式，本发明的越障过程更加平顺，平稳；

6、本发明采用模块化设计，由各个模块分别加工与组装，最后再将其装配在一起，结构合理巧妙，便于实施，适用于完成月面探索，开采与收集矿物的移动式机器人。

7、本发明的六个车轮通过转向电机的带动下均能够360°转动，车体的横向行走和纵向行走更加灵活、方便。

附图说明

图1是本发明可折叠六轮月球探测车移动系统机械结构的整体结构图，图2是本发明车体折叠机构的结构图，图3是本发明悬架机构的结构图，图4是本发明下臂机构的结构图，图5是本发明车轮机构的结构图，图6是本发明车轮轮毂的结构图，图7是本发明车轮的结构图，图8是本发明后车体悬架的结构图，图9是本发明丝杠联动轴剖视图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。

具体实施方式一：结合图1～图5、图8说明本实施方式，本实施方式包括后车体1、两个后车体悬架2、多个下臂套筒3、多个车轮4、前车体5、两个上悬架6和两个拉杆7，前车体5和后车体1转动连接，且后车体1向上翻折扣在前车体5上；两个后车体悬架2的上部分别安装在后车体1的左右两侧，两个后车体悬架2的下部按照由上至下的顺序分别安装有一个下臂套筒3和一个车轮4；两个上悬架6铰接在前车体5的左右两侧，且两个上悬架6通过前车体5上的长条孔5-16能够沿前车体5的长度方向水平位移，每个上悬架6的两端端部按照由上至下的顺序分别安装有一个下臂套筒3和车轮4，每个拉杆7的一端与前车体5和后车体1交汇处的连接轴转动连接，每个拉杆7的另一端与一个上悬架6连接。

本实施方式结构简单，能够实现月球探测车的折叠，折叠后相当于整个探测车沿车体长度方向缩小了三分之一，搭载在火箭上时，减小火箭运载仓的直径，而且登月后，探测车能够自行出仓，还能够适应凹凸不平的月壤路面。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的前车体5包括前车壳体5-17、翻折结构和越障机构，翻折结构和越障机构均安装在前车壳体5-17内。如此设置，通过翻折结构来控制车体的长度，使后车体翻折在前车体上，越障机构是通过调整车轮与地面的距离来适应不平的路面，调整方式简单、可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式的翻折结构包括皮带5-18、花键轴5-1、小带轮支架5-2、小带轮5-3、大带轮5-4、大带轮支架5-5、蜗杆轴5-6、蜗轮5-7和电机5-16；电机5-16通过电机座安装在前车壳体5-17内，小带轮支架5-2安装在前车壳体5-17内，小带轮5-3安装在小带轮支架5-2上，电机5-16的输出轴与小带轮5-3连接，大带轮支架5-5安装在前车壳体5-17内，大带轮5-4安装在大带轮支架5-5上，大带轮5-4与小带轮5-3之间通过皮带5-18连接，蜗杆轴5-6插装在大带轮5-4内，花键轴5-1安装在前车壳体5-17的一侧，且所述的前车壳体5-17一侧中部设有凹槽，后车体1一侧的中部插装在前车壳体5-17的凹槽内，且后车体1的插装部位与花键轴5-1卡接，蜗轮5-7安装在花键轴5-1长度方向的一侧，蜗杆轴5-6与蜗轮5-7相啮合。如此设置，通过花键轴5-1中部上的花键来带动后车体上翻，这个翻折过程结构简单，操作灵活可靠，同时可利用蜗轮蜗杆的自锁性能实现机械自锁，可省去失电制动器。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

本实施方式的后车体1通过花键轴5-1与前车体5连接，后车体悬架2与后车体通过螺纹连接，同时在后车体悬架2内布有线槽2-1，方便电缆的安装，可直接进入车体内部，后两只下臂套筒3与后车体悬架2通过螺纹连接，前四只下臂套筒3与上悬架通过螺纹连接，下臂3-3与下臂套筒3通过升降丝杠3-4连接并传动，电机拖盖3-6与下臂3-3通过螺纹连接，转向架3-7通过键连接转向电机的输出轴带动，并通过锁紧螺母定位，两侧的弹簧套筒4-1与转向架螺纹连接，下支架4-3与弹簧4-2一并装入弹簧套筒4-1，并通过弹簧挡板4-9进行限位，弹簧挡板4-9与弹簧套筒通过螺纹连接，下支架4-3与轮毂轴4-4，车轮4使用锁紧螺母进行连接。

花键轴5-1与轴承装入前车体5后端的防尘孔中，后车体的花键孔与花键轴通过花键连接配合，小带轮支架与前车体5螺纹连接，小带轮5-3安装在驱动电机的输出轴上并使用键连接，大带轮支架5-5与前车体通过螺纹连接，大带轮5-4通过v带与小带轮传动，同时与蜗杆轴5-6通过键进行连接，蜗轮5-7与花键轴通过键连接，同时和蜗杆轴5-6进行传动，待零部件都安装完毕后，花键轴5-1两端使用锁紧螺母进行定位。

具体实施方式四：结合图2至图3和图9说明本实施方式，本实施方式的越障机构包括大齿轮5-8、双孔轴承座5-9、小齿轮5-10、两个丝杠联动轴5-11、丝杠联动轴5-11内开有线槽5-11-1、单孔轴承座5-12、丝杠5-13、滑块5-14和滑槽5-15，双孔轴承座5-9和单孔轴承座5-12相对安装在前车壳体5-17内，大齿轮5-8和小齿轮5-10分别安装在双孔轴承座5-9上，且大齿轮5-8和小齿轮5-10相啮合，丝杠5-13安装在单孔轴承座5-12和大齿轮5-8上，滑块5-14安装在丝杠5-13上，滑块5-14的两端分别与一个丝杠联动轴5-11连接，滑槽5-15位于丝杠5-13的正下方，且滑块5-14滑动安装在滑槽5-15内。如此设置，越障机构主要是通过调整车轮与月面之间竖直高度上的距离，该距离通过滑块、上悬架以及拉杆的协同作用来实现，同时可利用丝杠螺母的自锁性能，实现机械自锁，省去失电制动器。其它组成及连接关系与具体实施方式一至三中任意一项相同。

本实施方式的双孔轴承座5-9与前车体5螺纹连接，大齿轮5-8与丝杠5-13进行键连接，小齿轮5-10与大齿轮啮合，滑槽5-15与前车体5螺纹连接，滑块5-14与丝杠5-13螺纹配合并传动，在滑槽5-15内移动，单孔轴承座5-12与前车体5螺纹连接，丝杠联动轴5-11与滑块的四个螺纹孔进行螺纹连接，丝杠联动轴5-11与车体防尘板100螺纹连接，上悬架6紧贴丝杠联动轴的轴肩进行安装，并使用锁紧螺母进行定位。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式的下臂套筒3包括下臂悬架3-10、下臂丝杠驱动电机3-9、下臂轴承3-1、丝杠挡板3-2、下臂3-3、升降丝杠3-4、限位螺母3-5、电机托盖3-6、转向架3-7和下臂电机3-8，下臂丝杠驱动电机3-9安装在下臂3-3内，且下臂丝杠驱动电机3-9的输出轴与安装在下臂3-3内的下臂轴承3-1连接，下臂3-3滑动内嵌在下臂悬架3-10内，升降丝杠3-4安装在下臂3-3上，升降丝杠3-4的一端穿过下臂3-3后安装在下臂轴承3-1内，下臂轴承3-1与下臂3-3之间的升降丝杠3-4上设有丝杠挡板3-2，升降丝杠3-4的另一端安装有限位螺母3-5，下臂电机3-8与车轮4的车轮架连接并为其提供转动动力。如此设置，可利用丝杠螺母的自锁性能，实现机械自锁，省去失电制动器，其它组成及连接关系与具体实施方式一至四中任意一项相同。

轴承3-1与升降丝杠3-4配合安装，并在轴承3-1的两端有两个套筒，再将丝杠挡板3-2紧贴套筒安装，丝杠挡板3-2与下臂套筒螺纹连接，并使用锁紧螺母进行定位，在升降丝杠下端装有限位螺母3-5进行机械限位。

具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式的车轮4包括车轮架和轮体，车轮架安装在轮体的轮毂轴上。如此设置，下臂套筒3中的转向电机3-8带动转向架3-7进行转动，转向架3-7与车轮架连接，并带动车轮架绕着下臂套筒3做360°的自转，使得车体能够适应各个角度的行走，不会出现因紧急转弯而造成的翻车或卡死等现象。另外，车轮架下的方孔装入轮毂轴的连接处的方轴进行固定连接再使用方形锁紧螺母进行固定，便于轮体在绕着轮毂轴转动的时候不影响车轮架。其它组成及连接关系与具体实施方式一至五中任意一项相同。

具体实施方式七：结合图5说明本实施方式，本实施方式的车轮架包括弹簧套筒4-1、两个弹簧4-2、两个下支架4-3和弹簧挡板4-9，弹簧套筒4-1为“门”形套筒，弹簧套筒4-1的两个竖直段内分别开设有一个阶梯孔4-1-1，每个阶梯孔内的大直径孔内安装有一个弹簧4-2，每个下支架4-3的上部插装在一个弹簧4-2内并向阶梯孔内的小直径孔内延伸，每个下支架4-3的下部与轮体两侧转动连接。如此设置，本实施方式中的“门”形套筒由左右两个“l”形杆以及连接架组成，其中左右两个“l”形杆之间通过连接架可拆卸连接，连接架与下臂电机3-8的输出轴连接，进而带动车轮架自转。其它组成及连接关系与具体实施方式一至六中任意一项相同。

具体实施方式八：结合图5说明本实施方式，本实施方式的每个下支架4-3沿其长度方向开设有线缆安装槽4-3-1，每个阶梯孔4-1-1的上部开设有一个与阶梯孔4-1-1连通的线缆出线孔4-1-2。如此设置，便于将传输线缆隐藏在线缆安装槽4-3-1内，防止线缆裸露在外部，而且节约了安装空间。其它组成及连接关系与具体实施方式一至七中任意一项相同。

具体实施方式九：结合图5说明本实施方式，本实施方式的轮体包括轮毂轴4-4、轮毂4-8、轮胎4-15、轮体驱动电机4-16、行星架4-7、第一太阳轮4-5、第二太阳轮4-6、第一齿圈4-17、第二齿圈4-18、第一行星轮4-19、第二行星轮4-20和车体防尘盖4-21，

轮毂4-8的一端底部为碗形，轮毂4-8的一端为开口安装侧，轮胎4-15套装在轮毂4-8上，轮毂轴4-4穿设在轮毂4-8内，轮体驱动电机4-16套装在轮毂轴4-4上，第一太阳轮4-5和第二太阳轮4-6套装在轮毂轴4-4上，第一齿圈4-17和第二齿圈4-18分别套装在第一太阳轮4-5和第二太阳轮4-6上，且第一齿圈4-17和第二齿圈4-18与第一太阳轮4-5和第二太阳轮4-6之间分别通过第一行星轮4-19和第二行星轮4-20啮合，行星架4-7安装在第二太阳轮4-6与轮毂4-底部之间，车体防尘盖4-21封装在轮体驱动电机4-16的外侧。如此设置，其它组成及连接关系与具体实施方式一至八中任意一项相同。

下支架4-3和弹簧套筒4-1是分两侧安装的，驱动电机通过螺纹连接于轮毂轴4-4，输出端与太阳轮14-5螺纹连接，同时齿圈1的安装轴的轴肩紧贴轮毂轴4-4圆周分布的孔内，并使用螺母进行定位，中间安装三个行星轮，并通过行星轮轴连接太阳轮24-6，带动其旋转，齿圈2的安装轴装入齿圈1的孔中，中间安装3个行星轮，并通过行星轮轴连接行星架4-7，行星架4-7连接轮毂4-8，并使用锁紧螺母进行定位。

具体实施方式十：结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式的轮胎4-15包括镀锌铁丝网外胎8-1和多根轮辐条7-1，多根轮辐条7-1以环形阵列的方式焊接在轮毂4-8上，镀锌铁丝网外胎8-1包覆在多根轮辐条7-1上。如此设置，镀锌铁丝网外胎8-1是一个外圆周平滑并且没有凹坑或凹槽的外胎，在月壤较硬的月面行进时，起支撑作用，可减小运行阻力，在月壤松软的月面运行时，可使外胎部分陷入月壤中，使轮毂两侧的凸起部分接触月壤，增加接触面积而提高摩擦力，避免由于摩擦力不足而原地打滑，在行进至坚硬月面时，由于铁丝网的间隙，外胎内的月壤因重力还可自由落出。另外，本实施方式所采用的多根轮辐条7-1不但能够对镀锌铁丝网外胎8-1起到支撑作用，还能够起到对整个车体的减震和缓冲作用，进而保证了车体行走过程中能够处于一个相对比较平稳的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一至九中任意一项相同。

本实施方式的轮辐条7-1为槽型辐条。

结合图1至图9说明本发明的工作原理：

可折叠六轮月球探测车移动系统中的驱动电机带动小带轮5-3进行旋转后，通过带传动将动力传递给大带轮5-4，并由键连接将动力传递给蜗杆轴5-6，通过蜗轮5-7与蜗杆轴的啮合，通过键连接将动力传递给花键轴5-1，由花键轴和后车体1的花键孔配合，从而带动后车体转动。可折叠六轮月球探测车移动系统中的驱动电机带动小齿轮5-10进行转动，通过小齿轮5-10与大齿轮5-8啮合，并通过键连接使丝杠5-13进行转动，由于丝杠5-13与滑块5-14螺纹传动，并且滑块5-14滑槽5-15配合，故将带动滑块5-14在滑槽内水平移动，从而通过丝杠联动轴5-11带动上悬架6水平移动，由于拉杆7拉住上悬架6，所以悬架6水平移动的同时还将进行转动。可折叠六轮月球探测车移动系统中的驱动电机带动升降丝杠3-4进行转动，通过丝杠穿传动，将动力传递给下臂3-3，当下臂运动至一定位置后，将有限位螺母3-5限制下臂的移动。可折叠六轮月球探测车移动系统中的驱动电机通过键连接带动转向架3-7进行转动后，转向架3-7通过螺纹连接带动弹簧套筒4-1进行转动，从而带动整个车轮4进行转向运动。可折叠六轮月球探测车移动系统中的驱动电机带动太阳轮14-5进行转动，由于齿圈固定在轮毂轴4-4上，所以由行星轮的公转速度，通过行星轮轴带动太阳轮24-6进行转动，与上同理，行星轮轴2将带动行星架4-7进行转动，同时由行星架4-7带动轮毂4-8旋转。可折叠六轮月球探测车移动系统中的轮毂接触到地面或受到撞击后，轮毂上的弹性条7-1将进行变形减震，同时下支架4-3压缩弹簧4-2，使下支架4-3上升，达到缓冲减震的效果。