專利名稱：路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到行走裝置的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特指一種路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng), 可適用于惡劣環(huán)境下的無人探測(cè)和礦石采集領(lǐng)域。
技術(shù)背景對(duì)于月面環(huán)境來說，月球車要求適應(yīng)不熟悉的地貌和多灰層、微重力等獨(dú)特的月球 表面行駛環(huán)境以及實(shí)現(xiàn)地月轉(zhuǎn)移，這對(duì)車輛的輕量化和行駛性能有著特殊的要求。從目 前國(guó)內(nèi)研究月球車情況看，大家認(rèn)為傳統(tǒng)的兩軸四輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、耗能低、負(fù)載 能力大、姿態(tài)調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是車體的穩(wěn)定性較差，爬坡和越障能力不強(qiáng)；六輪 機(jī)構(gòu)由于具有三軸特性，越野性和穩(wěn)定性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是難以實(shí)現(xiàn)輕量化，重力在 各車輪上的分配不均勻，不能充分發(fā)揮電機(jī)的效率?？紤]到月球上特殊的工況，人們普 遍認(rèn)為輪式月球車中六輪是最優(yōu)的，而傳統(tǒng)的四輪車盡管比六輪結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、可靠，但 由于不具備好的越野性而不在選擇范圍之內(nèi)。若要發(fā)揮四輪車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于輕量化和 可靠性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，又要使其擁有優(yōu)越的越野性能，就必須通過新概念的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提高其 越野性等行駛性能。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明要解決的問題就在于本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單緊湊、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、越障性能好、車體姿態(tài)平穩(wěn)、可靠性高、高輕量化的路面 自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為 一種路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng) 系統(tǒng)，其特征在于它包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的車架以及安裝于車架上菱形布置的前輪、后輪、左 輪和右輪，所述前輪和后輪分別通過前懸架系統(tǒng)和后懸架系統(tǒng)固定于車架上，左輪和右 輪分別固定在左懸架系統(tǒng)和右懸架系統(tǒng)上，所述車架包括安裝有前輪的前車架、安裝有 后輪的后車架以及鉸接軸承座、左鉸接軸、右鉸接軸、電機(jī)、連接座，左懸架系統(tǒng)固定 于左鉸接軸上，右懸架系統(tǒng)固定于右鉸接軸上，所述左鉸接軸通過連接座與后車架固連， 電機(jī)固定安裝在左鉸接軸端部，電機(jī)的輸出軸與右鉸接軸固連，鉸接軸承座固定在前車 架上，所述左鉸接軸和右鉸接軸均通過裝有軸承的鉸接軸承座跟前車架鉸接。所述前懸架系統(tǒng)和后懸架系統(tǒng)均由連接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)3向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)固定于轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒內(nèi)，轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸通過鍵與連接機(jī)構(gòu)的連接 臂上端相接，連接臂與前輪或后輪相連。所述連接機(jī)構(gòu)包括軸承座、角接觸軸承以及連接臂，轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒與連接機(jī)構(gòu)的軸 承座相連，角接觸軸承安裝在軸承座內(nèi)，其外圈分別通過軸承座和轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒定位， 內(nèi)圈中安裝連接臂，所述連接臂通過其自身的凸臺(tái)和鎖緊螺帽與角接觸軸承內(nèi)圈相連， 連接臂與前輪或后輪相連。所述前輪或后輪的接地點(diǎn)與轉(zhuǎn)向電機(jī)輸出軸的軸心延長(zhǎng)線不相交。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于1、 本發(fā)明路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)的"三軸"確保良好的越野性能和移動(dòng) 穩(wěn)定性；"四輪"確保比六輪系統(tǒng)更高程度的輕量化；2、 、本發(fā)明路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)數(shù)少，能耗低，控制最簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng) 和轉(zhuǎn)向的可靠性更高；3、 本發(fā)明路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，利用前、后車架鉸接軸上裝設(shè)的電機(jī)實(shí) 現(xiàn)左、右車輪可以相對(duì)擺動(dòng)，在越障時(shí)可以減少車體的側(cè)傾角度和在斜坡上橫向行駛時(shí) 提高側(cè)傾穩(wěn)定性；4、 本發(fā)明路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)采用菱形底盤結(jié)構(gòu)，在同樣的轉(zhuǎn)向角度下， 通過前后輪聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)向，可以顯著減小月球車的轉(zhuǎn)向半徑，提高月球車的轉(zhuǎn)向靈活性。同 時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)避障，顯著提高月球車的適應(yīng)性；5、 本發(fā)明路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，具有較好的路面自適應(yīng)性，尤其是月球 坑和爬坡的接地性更好；6、 本發(fā)明路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，通過前輪或后輪的轉(zhuǎn)向可實(shí)現(xiàn)重心左右 相對(duì)偏移，使得具有在坡面行駛或路面對(duì)塌時(shí)的四轍穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明前、后懸架的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖例說明1、前輪 2、后輪3、左輪 4、右輪5、前懸架系統(tǒng) 6、后懸架系統(tǒng)7、 左懸架系統(tǒng) 8、右懸架系統(tǒng)200810030900. 5 說明書第3/4頁(yè)9、車架10、轉(zhuǎn)向電機(jī)11、前車架12、后車架13、電機(jī)14、連接臂15、角接觸軸承16、轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒17、軸承座18、鎖緊螺帽19、鉸接軸承座20、左鉸接軸21、右鉸接軸22、連接座具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖l、圖2所示，本發(fā)明的路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，它包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的車架 9以及安裝于車架9上菱形布置的前輪1、后輪2、左輪3和右輪4，前輪1和后輪2分 別通過前懸架系統(tǒng)5和后懸架系統(tǒng)6固定于車架9上，左輪3和右輪4分別固定在左懸 架系統(tǒng)7和右懸架系統(tǒng)8上，車架9包括安裝有前輪1的前車架ll、安裝有后輪2的后 車架12以及鉸接軸承座19、左鉸接軸20、右鉸接軸21、電機(jī)13、連接座22，左懸架系 統(tǒng)7固定于左鉸接軸20上，右懸架系統(tǒng)8固定于右鉸接軸21上，左鉸接軸20通過連接 座22與后車架12固連，電機(jī)13固定安裝在左鉸接軸20端部，電機(jī)13自帶電磁制動(dòng)器， 電機(jī)13的輸出軸與右鉸接軸21固連，鉸接軸承座19固定在前車架11上，左鉸接軸20 和右鉸接軸21均通過裝有軸承的鉸接軸承座19跟前車架11鉸接。前懸架系統(tǒng)5和后懸 架系統(tǒng)6均由連接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向電機(jī)IO，轉(zhuǎn)向電機(jī)10固定于 轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒16內(nèi)，轉(zhuǎn)向電機(jī)10的輸出軸通過鍵與連接機(jī)構(gòu)的連接臂14上端相接，連 接臂14與前輪1或后輪2相連。其中，轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒16通過螺栓跟車架9固連，軸承 座17通過螺釘跟轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒16固連，角接觸軸承15安裝在軸承座17內(nèi)，其外圈分 別通過軸承座17和轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒16定位，內(nèi)圈中安裝連接臂14，連接臂14通過其自身 的凸臺(tái)和鎖緊螺帽18跟角接觸軸承15內(nèi)圈固定。連接臂14下端跟車輪軸通過銷釘固連。 轉(zhuǎn)向電機(jī)IO通過螺釘安裝在轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒16內(nèi)，其輸出軸跟連接臂14通過鍵連接。轉(zhuǎn) 向時(shí)其動(dòng)力通過連接臂14傳送到前后車輪上。由于前后車輪接地點(diǎn)與轉(zhuǎn)向電機(jī)10輸出 軸軸心延長(zhǎng)線不相交，所以在轉(zhuǎn)向時(shí)前后車輪接地點(diǎn)是繞前后轉(zhuǎn)向電機(jī)IO輸出軸軸心轉(zhuǎn) 動(dòng)的。在較佳實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向電機(jī)IO自帶電磁制動(dòng)器。當(dāng)路況不是越障或陰陽路面時(shí)，電機(jī)13通過起自身帶的電磁制動(dòng)器制動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng) 四輪，轉(zhuǎn)向通過前輪1、后輪2聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)向。由于本發(fā)明車架9分為前車架11和后車架12兩節(jié)，且前后車架鉸接，使得車輪有良好的接地性能，可以保持在粗糙路面行駛時(shí)車 輪始終接地，這樣既可以使得車的重力可以由四輪平均承載，還可以獲得更大的地面附 著力得以驅(qū)動(dòng)。當(dāng)車越障或走陰陽路面時(shí)，可以主動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)13，通過調(diào)節(jié)左右懸架的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá) 到減緩或消除側(cè)傾的目的。當(dāng)車在斜坡上橫向行駛時(shí)由于重力的原因，使得左輪3和右輪4中位于下邊的輪子 分擔(dān)的車輪重力要大于其余各輪，而上邊輪子分擔(dān)的重力要小于其他輪子。這樣重力在 各車輪上的分配不均勻，不能發(fā)揮電機(jī)的效率。由于轉(zhuǎn)向電機(jī)10軸線與地面交點(diǎn)與前后 輪接地點(diǎn)不重合，所以前后輪可以相對(duì)車架9改變布置方式。加入左輪3在下，可以把 后輪2轉(zhuǎn)向180度，從而使其接地點(diǎn)相對(duì)下移，這樣既可以減少左輪3分擔(dān)的重力，又 可以增加右輪4分擔(dān)的重力，于是使得各車輪分擔(dān)的重力盡可能的均衡，最大程度上發(fā) 揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率。當(dāng)車在一邊路面容易枬塌的路況行駛時(shí)，本發(fā)明前后輪可以通過轉(zhuǎn)向相對(duì)車架9改 變布置方式。比如右邊路面容易坍塌，可以把后輪2轉(zhuǎn)向180度，從而使其接地點(diǎn)相對(duì) 右移，這樣使得原來的四輪三輒變?yōu)榱怂妮喫妮m，此時(shí)車的重心位于前輪l、后輪2、左 輪3各自接地點(diǎn)所組成的三角形中，這樣減輕了右輪4分擔(dān)的車的重力，從而較少了右 邊路面坍塌的可能性。即算是右邊路面坍塌，由于重心已經(jīng)相對(duì)左偏，所以車仍然能保 持平穩(wěn)行駛。當(dāng)車遇到不可逾越的障礙時(shí)，此車可以發(fā)揮其360度原地轉(zhuǎn)向的超強(qiáng)避障功能，原 地轉(zhuǎn)向時(shí)只需將前后輪轉(zhuǎn)向至各自輪軸線延長(zhǎng)線通過車的重心，然后前輪1和后輪2差 速，左輪3和右輪4差速即可。
權(quán)利要求
1、一種路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于它包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的車架(9)以及安裝于車架(9)上菱形布置的前輪(1)、后輪(2)、左輪(3)和右輪(4)，所述前輪(1)和后輪(2)分別通過前懸架系統(tǒng)(5)和后懸架系統(tǒng)(6)固定于車架(9)上，左輪(3)和右輪(4)分別固定在左懸架系統(tǒng)(7)和右懸架系統(tǒng)(8)上，所述車架(9)包括安裝有前輪(1)的前車架(11)、安裝有后輪(2)的后車架(12)以及鉸接軸承座(19)、左鉸接軸(20)、右鉸接軸(21)、電機(jī)(13)、連接座(22)，左懸架系統(tǒng)(7)固定于左鉸接軸(20)上，右懸架系統(tǒng)(8)固定于右鉸接軸(21)上，所述左鉸接軸(20)通過連接座(22)與后車架(12)固連，電機(jī)(13)固定安裝在左鉸接軸(20)端部，電機(jī)(13)的輸出軸與右鉸接軸(21)固連，鉸接軸承座(19)固定在前車架(11)上，所述左鉸接軸(20)和右鉸接軸(21)均通過裝有軸承的鉸接軸承座(19)跟前車架(11)鉸接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述前懸 架系統(tǒng)(5)和后懸架系統(tǒng)(6)均由連接機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向 電機(jī)(10)，轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)固定于轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒(16)內(nèi)，轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒(16)固定于 車架(9)上，轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)的輸出軸通過鍵與連接機(jī)構(gòu)的連接臂(14)上端相接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述連接 機(jī)構(gòu)包括軸承座(17)、角接觸軸承(15)以及連接臂(14)，轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒(16)與連 接機(jī)構(gòu)的軸承座(17)相連，角接觸軸承(15)安裝在軸承座(17)內(nèi)，其外圈分別通 過軸承座(17)和轉(zhuǎn)向電機(jī)套筒(16)定位，內(nèi)圈中安裝連接臂(14),所述連接臂(14) 通過其自身的凸臺(tái)和鎖緊螺帽(18)與角接觸軸承(15)內(nèi)圈相連，連接臂(14)與前 輪(1)或后輪(2)相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述 前輪(1)或后輪(2)的接地點(diǎn)與轉(zhuǎn)向電機(jī)(10)輸出軸的軸心延長(zhǎng)線不相交。
全文摘要
一種路面自適應(yīng)菱形月球車移動(dòng)系統(tǒng)，它包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的車架以及安裝于車架上菱形布置的前輪、后輪、左輪和右輪，所述前輪和后輪分別通過前懸架系統(tǒng)和后懸架系統(tǒng)固定于車架上，左輪和右輪分別固定在左懸架系統(tǒng)和右懸架系統(tǒng)上，所述車架包括前車架和后車架，左懸架系統(tǒng)固定于左鉸接軸上，右懸架系統(tǒng)固定于右鉸接軸上，所述左鉸接軸通過連接座與后車架固連，電機(jī)固定安裝在左鉸接軸端部，電機(jī)的輸出軸與右鉸接軸固連，鉸接軸承座固定在前車架上，所述左鉸接軸和右鉸接軸均通過裝有軸承的鉸接軸承座跟前車架鉸接。本發(fā)明采用四輪三軸菱形底盤的結(jié)構(gòu)，具有地形適應(yīng)能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、輕量化程度高、越野性能好、車體姿態(tài)平穩(wěn)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62D61/10GK101249854SQ200810030900
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者文桂林, 金秋談, 鐘志華 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)