一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置的制作方法

1.本发明涉及深空探测星球车技术领域，具体涉及一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置。


背景技术：

2.在深空探测中，星球车用于携带科学载荷完成星球表面的科学探测，六轮星球车是当前国际上主要采用的方案，我国火星车采用了主动悬架机构，能够实现车体高度改变(《一种星球车可变主动悬架机构》cn 201911135824.9，《六轮星球探测车可伸缩悬架机构》cn200810209565.5)，星球车在星球表面执行任务期间，需要在平地、坡道等不同路面行驶，为验证星球车在轨行驶能力，需要在实验室开展星球车牵引力测试工作。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置，能够适应星球车体通过主动悬架变形，给6个棘爪式车轮独立施加阻力矩负载，能够完成在真空高低温环境下星球车牵引力测试。
4.一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置，包括机架、6套车轮阻力加载单元、牵引绳、拉力传感器、测试及控制机柜；
5.所述车轮阻力加载单元包括加载主动轮、履带、从动轮、支撑柱、扭矩及转速传感器、加载电机及减速器；
6.6套车轮阻力加载单元安装在机架上，车轮阻力加载单元之间的距离与星球车车轮间距匹配；星球车位于车轮阻力加载单元上，星球车的棘爪车轮与履带接触，履带表面具有棘爪式拨片结构，星球车的棘爪车轮与履带表面的棘爪式拨片结构相接触；拉力传感器安装在星球车车体上，拉力传感器通过牵引绳与机架连接，牵引绳与机架的连接点与星球车质心在同一高度，避免对星球车产生附件弯矩影响；
7.履带需要具有预定长度，当星球车主动悬架变形时，车体升高或降低，棘爪车轮能够在履带上前后移动。
8.车轮阻力加载时，由测试及控制机柜给出控制信号，加载电机及减速器带动加载主动轮旋转，加载主动轮带动履带和从动轮运动，履带上的棘爪式拨片结构与星球车的棘爪车轮相互接触作用，从而产生车轮阻力。
9.测试时，车轮阻力加载单元首先进入空载控制模式，星球车向前运动，加载主动轮带动履带和从动轮与加载主动轮相同速度运动，此时拉力传感器示数较小，主要由车轮阻力加载单元转动轴系摩擦引起的误差。逐步增加车轮阻力即扭矩传感器示数增大，星球车车轮带载运动，此时拉力传感器示数为星球车的牵引力。
10.6套车轮阻力加载单元独立控制，能实现星球车上下坡过程中前中后轮不同负载的模拟。
11.所述机架采用工字钢拼接，具有较高刚度，在测试过程中机架不发生变形；在机架
表面包覆有隔热材料，避免在高低温环境下机架温度过高或过低产生变形。
12.所述牵引绳采用凯夫拉材料，具有质量轻且耐高低温环境的特点。
13.所述拉力传感器采用单向拉压传感器，拉力传感器包覆有隔热材料，避免高低温环境下温度引起传感器示数漂移。
14.所述加载主动轮和从动轮均采用陶瓷轴承，避免高低温环境下转动副变形摩擦力增大增加测试误差。
15.所述履带上的棘爪式拨片结构为非金属材料，棘爪式拨片结构与星球车的棘爪车轮上的棘爪相互作用，模拟车轮转动过程中行进阻力。
16.所述扭矩及转速传感器用于测试加载主动轮的转速和力矩，实现履带运动速速与加载主动轮转速相匹配，通过力矩得到给车轮施加的阻力负载；扭矩及转速传感器具有保温措施，避免温漂。
17.所述加载电机及减速器用于驱动加载主动轮，实现车轮阻力加载；加载电机及减速器均采用固体润滑，以适应真空环境，且同样具有保温措施，避免高低温引起转动副卡滞。
18.所述测试及控制机柜用于测试拉力传感器、扭矩及转速传感器示数，通过闭环反馈控制驱动加载电机运动。
19.本发明的有益效果：
20.本发明能够适应星球车体通过主动悬架变形，给6个棘爪式车轮独立施加阻力矩负载，能够完成在真空高低温环境下星球车牵引力测试。
附图说明
21.图1为本发明侧视图；
22.图2为本发明俯视图。
具体实施方式
23.参阅图1和图2所示，一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置，包括机架1、6套车轮阻力加载单元2、牵引绳3、拉力传感器4、测试及控制机柜5；
24.所述车轮阻力加载单元2包括加载主动轮2
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1、履带2
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2、从动轮2
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3、支撑柱2
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4、扭矩及转速传感器2
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5、加载电机及减速器2
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6；
25.6套车轮阻力加载单元2安装在机架1上，车轮阻力加载单元2之间的距离与星球车车轮间距匹配；星球车位于车轮阻力加载单元2上，星球车的棘爪车轮7与履带2
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2接触，履带2
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2表面具有棘爪式拨片结构2
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7，星球车的棘爪车轮7与履带2
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2表面的棘爪式拨片结构2
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7相接触；拉力传感器4安装在星球车体6上，拉力传感器4通过牵引绳3与机架1连接，牵引绳3与机架1的连接点与星球车质心在同一高度，避免对星球车产生附件弯矩影响；
26.履带2
‑
2需要具有预定长度，当星球车主动悬架变形时，车体升高或降低，棘爪车轮7能够在履带2
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2上前后移动。
27.车轮阻力加载时，由测试及控制机柜给出控制信号，加载电机及减速器2
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6带动加载主动轮2
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1旋转，加载主动轮2
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1带动履带2
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2和从动轮2
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3运动，履带2
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2上的棘爪式拨片结构与星球车的棘爪车轮7相互接触作用，从而产生车轮阻力。
28.测试时，车轮阻力加载单元2首先进入空载控制模式，星球车向前运动，加载主动轮2
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1带动履带2
‑
2和从动轮2
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3与加载主动轮2
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1相同速度运动，此时拉力传感器4示数较小，主要由车轮阻力加载单元2转动轴系摩擦引起的误差。逐步增加车轮阻力即扭矩传感器示数增大，星球车车轮带载运动，此时拉力传感器4示数为星球车的牵引力。
29.6套车轮阻力加载单元2独立控制，能实现星球车上下坡过程中前中后轮不同负载的模拟。
30.所述机架1采用工字钢拼接，具有较高刚度，在测试过程中机架不发生变形；在机架1表面包覆有隔热材料，避免在高低温环境下机架温度过高或过低产生变形。
31.所述牵引绳3采用凯夫拉材料，具有质量轻且耐高低温环境的特点。
32.所述拉力传感器4采用单向拉压传感器，拉力传感器4包覆有隔热材料，避免高低温环境下温度引起传感器示数漂移。
33.所述加载主动轮2
‑
1和从动轮2
‑
3均采用陶瓷轴承，避免高低温环境下转动副变形摩擦力增大增加测试误差。
34.所述履带2
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2上的棘爪式拨片结构2
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7位非金属材料，棘爪式拨片结构2
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7与星球车的棘爪车轮7上的棘爪相互作用，模拟车轮转动过程中行进阻力。
35.所述扭矩及转速传感器2
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5用于测试加载主动轮2
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1的转速和力矩，实现履带2
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2运动速速与加载主动轮2
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1转速相匹配，通过力矩得到给车轮施加的阻力负载；扭矩及转速传感器2
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5具有保温措施，避免温漂。
36.所述加载电机及减速器2
‑
6用于驱动加载主动轮2
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1，实现车轮阻力加载；加载电机及减速器2
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6均采用固体润滑，以适应真空环境，且同样具有保温措施，避免高低温引起转动副卡滞。
37.所述测试及控制机柜5用于测试拉力传感器4、扭矩及转速传感器2
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5示数，通过闭环反馈控制驱动加载电机运动。