一种轮履自主切换星球车车轮的制作方法

1.本发明涉及深空探测装置领域，特别涉及一种轮履自主切换星球车车路。


背景技术：

2.星球车在不同的星球上行驶，其地形复杂多变，包括平坦地面、松软土壤、砾石路面、砂石路面等，轮式移动方式具有移动效率高、速度快等优点，在现有月球车和火星车上广泛应用，但其承载能力有限，容易发生松软土壤下的沉陷，松软坡道上爬坡困难等问题。履带式车轮组件具有很好的支撑能力，松软地面触地面积大，爬坡能力强，但是其移动效率低，速度慢。
3.一般的轮履复合车轮是轮式与履带式两种均独立存在，车轮移动时，履带抬起；履带移动时，将履带放下，但车轮的功能依然存在。这种设计具有占用空间大，车轮转向存在干涉等不足。
4.因此如何提供一种轮履自主切换星球车车轮是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种轮履自主切换星球车的车轮，解决现有轮履复合车轮轮式和履带式独立设计、占用空间大及车轮转向存在干涉的技术问题。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种轮履自主切换星球车车轮，包括轮履切换机构和轮履驱动机构，轮履切换机构包括可切换成车轮或履带的环形带体、切换太阳轮及切换行星轮组件，切换行星轮组件包括切换行星轮及切换支撑组件，切换太阳轮与切换行星轮啮合传动连接，切换行星轮驱动切换支撑组件以使环形带体呈车轮状态或履带状态；
7.轮履驱动机构，包括驱动太阳轮及驱动移动组件，驱动移动组件包括驱动行星轮、传动带及驱动行星轮牵引组件，切换太阳轮和驱动太阳轮的动力同轴输入，驱动太阳轮与驱动行星轮通过环设在二者之间的传动带传动连接，且驱动行星轮通过传动带与环形带体贴合抵接进行传动，以带动车轮或履带移动；驱动行星轮牵引组件与切换支撑组件连接，另一端以带动驱动行星轮在车轮状态和履带状态切换。
8.本发明的有益效果是：改变传统轮履行星车车轮轮式和履带式单独设计的设计方式，通过设计切换行星轮驱动切换支撑组件以使环形带体呈车轮状态或履带状态，环形带体可在轮式和履带式之间自主切换，同时切换太阳轮和驱动太阳轮的动力同轴输入，驱动太阳轮与驱动行星轮通过环设在二者之间的传动带传动连接，且驱动行星轮通过传动带与环形带体贴合抵接进行传动，可以实现环形带体在轮履切换过程中，始终处于啮合传动状态，保持移动连续无冲击。
9.进一步，切换支撑组件可以包括花瓣支撑杆、变形伸缩杆及支撑花瓣，支撑花瓣为具有两等分的弧形段且铰接连接且对应外凸弧面可与环形带体内侧面贴合抵接；变形伸缩
杆的外端与支撑花瓣的铰接点连接；花瓣支撑杆为两个以上且其外端与对应的弧形段中部铰接；切换太阳轮旋转驱动花瓣支撑杆另一端沿穿过切换太阳轮中心点的径向方向移动，且驱动变形伸缩杆另一端沿穿过切换太阳轮中心点的径向方向伸缩；变形伸缩杆另一端对应切换太阳轮直径的两端为切换至车轮状态和履带状态的锁止位点。
10.轮履切换原理说明：
11.在轮式移动形态下，变形伸缩杆处于与切换太阳轮最近位置，支撑花瓣形成一个圆形，支撑环形带体，花瓣支撑杆和变形伸缩杆均处于锁止位点，环形带体不会在支撑花瓣的作用下转动；切换为履带构型时，切换太阳轮转动，带动切换行星轮转动180
°
，变形伸缩杆处于与切换太阳轮最远位置，该位置也为锁止位点，变形伸缩杆在受力状态下无法驱动切换行星轮转动，变形伸缩杆在切换行星轮作用下向外伸出，支撑花瓣在花瓣支撑杆牵引下向内收缩，从而将环形带体变形为三角形结构，实现轮履转换。
12.采用上述进一步的有益效果是：设计两个锁止位点，环形带体可在轮式和履带式之间自主切换，同时可具备轮式和履带式两种行驶功能，利用履带移动方式，解决星球车在轨松软地面车轮易沉陷、爬坡能力弱的难题；利用轮式移动方式，发挥星球车在支撑能力强的地面移动高效率和高速度的优点。
13.进一步，驱动行星轮牵引组件可以包括牵引固定轮、牵引绳及连杆，牵引固定轮布置在驱动太阳轮和驱动行星轮之间；牵引绳一端与牵引固定轮固定，另一端与驱动行星轮的轮轴铰接；连杆一端与变形伸缩杆连接，另一端在变形伸缩杆伸缩变形的过程中驱动牵引绳带动驱动行星轮沿弧形轨迹移动以形成车轮状态或履带状态。
14.进一步，还可以包括驱动移动组件还包括张紧轮，张紧轮和牵引固定轮均处于驱动太阳轮与驱动行星轮的公切线上且位于二者之间，张紧轮靠近驱动太阳轮布置，牵引固定轮靠近驱动行星轮的一侧布置。
15.驱动原理说明：
16.在轮式移动方式下，驱动太阳轮转动，在传动带传动下，带动驱动行星轮转动，由驱动行星轮带动环形带体转动，从而实现车轮转动。此时张紧轮将传动带撑开张紧，切换为履带移动方式时，变形伸缩杆将环形带体顶出，同时在牵引绳的作用下，拉动驱动行星轮沿行星轮导轨运动，也向外伸出，并始终保持驱动行星轮与环形带体的啮合状态，转动驱动行星轮向外摆动过程中，与张紧轮位置发生变化，保持传动带始终处于张紧状态，但又不会限制驱动行星轮向外摆动，履带运动切换完成后，驱动行星轮到达履带三角形的三个角，依然驱动环形带体转动。
17.进一步，环形带体可以为橡胶材质的皮带轮或者金属履带结构。
18.进一步，切换行星轮组件和驱动移动组件成组布置且布置数量可以为三组以上，且沿着环形带体内侧均匀布置。
19.采用上述进一步的有益效果是：切换行星轮组件可以采用三组以上且沿环形带体内侧均匀布置，可以实现一个驱动源同时驱动三个以上的位置变形，实现轮履自主切换；驱动移动组件可以采用三组以上且沿环形带体内侧均匀布置，可以实现一个驱动太阳轮同时驱动三个以上的驱动行星轮，保证环形带体多点均匀受力，传动更加均匀。
附图说明
20.图1为一种轮履自主切换星球车车轮中轮履切换机构轮式结构示意图；
21.图2为一种轮履自主切换星球车车轮中轮履切换机构履带式结构示意图；
22.图3为一种轮履自主切换星球车车轮中轮履驱动机构轮式结构示意图；
23.图4为一种轮履自主切换星球车车轮中轮履驱动机构履带式结构示意图。
24.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
25.1、切换太阳轮，2、切换行星轮，3、花瓣支撑杆，4、变形伸缩杆，5、支撑花瓣，6、环形带体，7、驱动太阳轮，8、传动带，9、张紧轮，10、驱动行星轮，11、牵引固定轮，12、行星轮导轨，13、牵引绳，14、连杆。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
27.如图1所示，一种轮履自主切换星球车车轮，包括轮履切换机构和轮履驱动机构，轮履切换机构包括可切换成车轮或履带的环形带体6、切换太阳轮1及切换行星轮组件，切换行星轮组件包括切换行星轮2及切换支撑组件，切换太阳轮1与切换行星轮2啮合传动连接，切换行星轮2驱动切换支撑组件以使环形带体6呈车轮状态或履带状态；
28.轮履驱动机构，包括驱动太阳轮7及驱动移动组件，驱动移动组件包括驱动行星轮10、传动带8及驱动行星轮牵引组件，切换太阳轮1和驱动太阳轮7的动力同轴输入，驱动太阳轮7与驱动行星轮10通过环设在二者之间的传动带8传动连接，且驱动行星轮10通过传动带8与环形带体6贴合抵接进行传动，以带动车轮或履带移动；驱动行星轮牵引组件与切换支撑组件连接，另一端以带动驱动行星轮10在车轮状态和履带状态切换。
29.在一些具体实施例中，切换支撑组件可以包括花瓣支撑杆3、变形伸缩杆4及支撑花瓣5，支撑花瓣5为具有两等分的弧形段且铰接连接且对应外凸弧面可与环形带体6内侧面贴合抵接；变形伸缩杆4的外端与支撑花瓣5的铰接点连接；花瓣支撑杆3为两个以上且其外端与对应的弧形段中部铰接；切换太阳轮1旋转驱动花瓣支撑杆3另一端沿穿过切换太阳轮1中心点的径向方向移动，且驱动变形伸缩杆4另一端沿穿过切换太阳轮1中心点的径向方向伸缩；变形伸缩杆4另一端对应切换太阳轮1直径的两端为切换至车轮状态和履带状态的锁止位点。
30.轮履切换原理说明：
31.在轮式移动形态下，变形伸缩杆4处于与切换太阳轮1最近位置，支撑花瓣5形成一个圆形，支撑环形带体6，花瓣支撑杆3和变形伸缩杆4均处于锁止位点，环形带体6不会在支撑花瓣5的作用下转动；切换为履带构型时，切换太阳轮1转动，带动切换行星轮2转动180
°
，变形伸缩杆4处于与切换太阳轮1最远位置，该位置也为锁止位点，变形伸缩杆4在受力状态下无法驱动切换行星轮2转动，变形伸缩杆4在切换行星轮2作用下向外伸出，支撑花瓣5在花瓣支撑杆3牵引下向内收缩，从而将环形带体6变形为三角形结构，实现轮履转换。
32.在一些具体实施例中，驱动行星轮牵引组件可以包括牵引固定轮11、牵引绳13及连杆14，牵引固定轮11布置在驱动太阳轮7和驱动行星轮10之间；牵引绳13一端与牵引固定轮11固定，另一端与驱动行星轮10的轮轴铰接；连杆14一端与变形伸缩杆4连接，另一端在
变形伸缩杆4伸缩变形的过程中驱动牵引绳13带动驱动行星轮10沿弧形轨迹移动以形成车轮状态或履带状态。
33.在一些具体实施例中，还可以包括驱动移动组件还包括张紧轮9，张紧轮9与牵引固定轮11与驱动太阳轮7与驱动行星轮10的公切线上且位于二者之间，张紧轮9靠近驱动太阳轮7布置，牵引固定轮11靠近驱动行星轮10的一侧布置。
34.驱动原理说明：
35.在轮式移动方式下，驱动太阳轮7转动，在传动带8传动下，带动驱动行星轮10转动，由驱动行星轮10带动环形带体6转动，从而实现车轮转动。此时张紧轮9将传动带8撑开张紧，切换为履带移动方式时，变形伸缩杆4将环形带体6顶出，同时在牵引绳13的作用下，拉动驱动行星轮10沿行星轮导轨12运动，也向外伸出，并始终保持驱动行星轮10与环形带体6的啮合状态，转动驱动行星轮10向外摆动过程中，与张紧轮9位置发生变化，保持传动带8始终处于张紧状态，但又不会限制驱动行星轮10向外摆动，履带运动切换完成后，驱动行星轮10到达履带三角形的3个角，依然驱动环形带体6转动。
36.在一些具体实施例中，环形带体6可以为橡胶材质的皮带轮或者金属履带结构。
37.在一些具体实施例中，切换行星轮组件和驱动移动组件成组布置且布置数量可以为三组以上，且沿着环形带体6内侧均匀布置。
38.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。