本發(fā)明涉及一種極地行走機(jī)器人系統(tǒng)，特別是涉及一種極地漫游車，應(yīng)用于極地科考、探測(cè)和作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
南極因其獨(dú)特的地理環(huán)境、豐富的淡水資源和礦產(chǎn)資源，具有很高的科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略和政治價(jià)值，使其成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。但是南極具有復(fù)雜的環(huán)境，科考作業(yè)具有高成本、高危險(xiǎn)性和地域局限性的缺點(diǎn)，同時(shí)技術(shù)裝備手段相對(duì)匱乏。目前應(yīng)用于極地的機(jī)器人的共同點(diǎn)主要還是依靠蓄電池作為提供主動(dòng)動(dòng)力的能源的輪式或履帶式漫游車，沒(méi)有充分利用太陽(yáng)能和風(fēng)能等極地可再生能源。由于能源供給不足或者雪地適應(yīng)性的限制，目前極地機(jī)器人很難滿足長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)航程的極地探測(cè)任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車，利用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)漫游車運(yùn)動(dòng)，具有可控風(fēng)力驅(qū)動(dòng)和抗傾覆的特點(diǎn)，漫游車側(cè)翻能自動(dòng)復(fù)位行走功能，不影響移動(dòng)效果，適合極地地區(qū)惡劣的科考環(huán)境，能有效保證探測(cè)任務(wù)的完成。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車，主要由車身、雪橇、風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置和控制傳動(dòng)裝置組成，雪橇通過(guò)支腿與車身固定連接，并形成支架系統(tǒng)，使雪橇支撐車身進(jìn)行滑動(dòng)式漫游，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置利用風(fēng)能生成推動(dòng)力，控制傳動(dòng)裝置牽引風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置，使雪橇定向移動(dòng)，具體為：車身的中軸線與雪橇的滑板延伸方向平行，在車身的四周一共設(shè)置四個(gè)雪橇，四個(gè)雪橇相對(duì)于車身的中軸線對(duì)稱設(shè)置，即任意相鄰的兩個(gè)雪橇形成支撐車身的一套漫游滑板機(jī)構(gòu)，當(dāng)漫游車發(fā)生側(cè)翻時(shí)，另外相鄰的兩個(gè)雪橇又形成了另一套漫游滑板機(jī)構(gòu)，使在車身四周一共形成四套漫游滑板機(jī)構(gòu)，使漫游車在發(fā)生任意側(cè)翻時(shí)，皆有一套行走機(jī)構(gòu)支撐車身進(jìn)行漫游，形成自復(fù)位系統(tǒng)；風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置由風(fēng)帆和風(fēng)帆軸構(gòu)成，風(fēng)帆軸與雪橇的滑板延伸方向垂直設(shè)置，風(fēng)帆固定安裝在風(fēng)帆軸上；控制傳動(dòng)裝置包括控制器、電機(jī)組件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)組件包括電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，控制器通過(guò)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)速，電機(jī)的電主軸通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)而牽引風(fēng)帆軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整風(fēng)帆的迎風(fēng)方位角，使漫游車實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和前進(jìn)。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，車身與四個(gè)雪橇通過(guò)四個(gè)支腿的固定連接，圍繞車身不相鄰的兩個(gè)雪橇分別與同一個(gè)支腿的兩端固定連接，圍繞車身相鄰的兩個(gè)雪橇分別與不同支腿的端部固定連接，車身與支腿的中部固定連接，其中有兩個(gè)支腿以90°夾角的空間交叉方式設(shè)置于靠近雪橇的前端，另外兩個(gè)支腿也以90°夾角的空間交叉方式設(shè)置于靠近雪橇的后端，支撐相同的雪橇的兩個(gè)支腿除了同時(shí)與車身的前后部分固定連接外，還連接兩個(gè)橫梁，風(fēng)帆設(shè)置在兩個(gè)橫梁之間，風(fēng)帆軸的兩端分別與兩個(gè)橫梁中部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)牽引風(fēng)帆軸的一端轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整風(fēng)帆的迎風(fēng)方位角。作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，圍繞車身設(shè)置四個(gè)風(fēng)帆、四個(gè)風(fēng)帆軸和四個(gè)橫梁，風(fēng)帆分別位于車身的上方、下方、左側(cè)和右側(cè)，圍繞車身相鄰的兩個(gè)橫梁分別與同一個(gè)風(fēng)帆軸的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在漫游車的前進(jìn)方向上，控制器通過(guò)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令信號(hào)，進(jìn)行風(fēng)帆的偏轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)，來(lái)控制漫游車的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位于車身的左側(cè)和右側(cè)的兩個(gè)風(fēng)帆皆垂直于車身軸線，漫游車向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位于車身的左側(cè)和右側(cè)的兩個(gè)風(fēng)帆從垂直于車身軸線方向分別向左或向右偏轉(zhuǎn)時(shí)，漫游車可以進(jìn)行向左或向右轉(zhuǎn)向，當(dāng)位于車身的左側(cè)和右側(cè)的兩個(gè)風(fēng)帆同時(shí)朝里或朝外偏轉(zhuǎn)相同的角度時(shí)，可控制漫游車前進(jìn)的速度大小，當(dāng)位于車身的上方和下方的兩個(gè)風(fēng)帆的后半部分微微上翹時(shí)，漫游車的對(duì)地正壓力減小，當(dāng)位于車身的上方和下方的兩個(gè)風(fēng)帆的前半部分微微上翹時(shí)，漫游車的對(duì)地正壓力增加，當(dāng)漫游車發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，控制器向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出的復(fù)位指令信號(hào)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使風(fēng)帆回到初始狀態(tài)，即風(fēng)帆面與車身軸線平行。作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，由套筒和套筒蓋組成設(shè)備箱，設(shè)備箱通過(guò)固定安裝在橫梁上，電機(jī)組件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)皆通過(guò)固定底座安裝在設(shè)備箱內(nèi)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由相互嚙合的蝸輪和蝸桿構(gòu)成，蝸輪固定連接在風(fēng)帆軸的被傳動(dòng)端，形成驅(qū)動(dòng)風(fēng)帆軸轉(zhuǎn)動(dòng)的從動(dòng)件，電機(jī)的電主軸與減速器的輸入軸同軸固定連接，減速器的輸出軸與的蝸桿的動(dòng)力輸入端通過(guò)聯(lián)軸器同軸固定連接。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的風(fēng)帆軸的兩端分別通過(guò)軸端軸承套件與橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)連接。作為上述技術(shù)方案的更進(jìn)一步改進(jìn)，軸端軸承套件由角接觸球軸承和軸承支座構(gòu)成，形成橫梁和風(fēng)帆軸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)連接副。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：1.本發(fā)明風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車通過(guò)對(duì)稱結(jié)構(gòu)完成抗傾覆功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位；2.本發(fā)明通過(guò)風(fēng)帆的位置變換，可完成前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、后退的功能，可控風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置合理利用風(fēng)能為漫游車提供前進(jìn)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)能源的充分利用，保證漫游車長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)航程自主探測(cè)任務(wù)的順利完成。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例一風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例一風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車前進(jìn)速度最大時(shí)的示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例一風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車向左轉(zhuǎn)向示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例一風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車向右轉(zhuǎn)向示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例一風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車減小對(duì)地壓力示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例一風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車增大對(duì)地壓力示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例一風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車抗傾覆過(guò)程示意圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例二的控制傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：實(shí)施例一：在本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖1～圖7，一種風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車，主要由車身8、雪橇2、風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置Ⅲ和控制傳動(dòng)裝置Ⅱ組成，雪橇2和支腿3與車身8通過(guò)螺釘固定連接，并形成支架系統(tǒng)，使雪橇2支撐車身8進(jìn)行滑動(dòng)式漫游，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置Ⅲ利用風(fēng)能生成推動(dòng)力，控制傳動(dòng)裝置Ⅱ牽引風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置Ⅲ，使雪橇2定向移動(dòng)，具體為：車身8的中軸線與雪橇2的滑板延伸方向平行，在車身8的四周一共設(shè)置四個(gè)雪橇2，四個(gè)雪橇2相對(duì)于車身8的中軸線對(duì)稱設(shè)置，即任意相鄰的兩個(gè)雪橇2形成支撐車身8的一套漫游滑板機(jī)構(gòu)，當(dāng)漫游車發(fā)生側(cè)翻時(shí)，另外相鄰的兩個(gè)雪橇2又形成了另一套漫游滑板機(jī)構(gòu)，使在車身8四周一共形成四套漫游滑板機(jī)構(gòu)，使漫游車在發(fā)生任意側(cè)翻時(shí)，皆有一套行走機(jī)構(gòu)支撐車身8進(jìn)行漫游，形成自復(fù)位系統(tǒng)Ⅰ；風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置Ⅲ由風(fēng)帆4和風(fēng)帆軸5構(gòu)成，風(fēng)帆軸5與雪橇2的滑板延伸方向垂直設(shè)置，風(fēng)帆4固定安裝在風(fēng)帆軸5上；控制傳動(dòng)裝置Ⅱ包括控制器、電機(jī)組件Ⅴ和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅵ，電機(jī)組件Ⅴ包括電機(jī)10及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，控制器通過(guò)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)10的啟停和轉(zhuǎn)速，電機(jī)10的電主軸通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅵ，進(jìn)而牽引風(fēng)帆軸5進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整風(fēng)帆4的迎風(fēng)方位角，使漫游車實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和前進(jìn)。在本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖1～圖7，車身8與四個(gè)雪橇2通過(guò)四個(gè)支腿3的固定連接，圍繞車身8不相鄰的兩個(gè)雪橇2分別與同一個(gè)支腿3的兩端固定連接，圍繞車身8相鄰的兩個(gè)雪橇2分別與不同支腿3的端部固定連接，車身8與支腿3的中部固定連接，其中有兩個(gè)支腿3以90°夾角的空間交叉方式設(shè)置于靠近雪橇2的前端，另外兩個(gè)支腿3也以90°夾角的空間交叉方式設(shè)置于靠近雪橇2的后端，支撐相同的雪橇2的兩個(gè)支腿3除了同時(shí)與車身8的前后部分固定連接外，還通過(guò)銷釘連接兩個(gè)橫梁9，風(fēng)帆4設(shè)置在兩個(gè)橫梁9之間，風(fēng)帆軸5的兩端分別與兩個(gè)橫梁9中部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅵ牽引風(fēng)帆軸5的一端轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整風(fēng)帆4的迎風(fēng)方位角。在本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖1～圖7，圍繞車身8設(shè)置四個(gè)風(fēng)帆4、四個(gè)風(fēng)帆軸5和四個(gè)橫梁9，風(fēng)帆4分別位于車身8的上方、下方、左側(cè)和右側(cè)，圍繞車身8相鄰的兩個(gè)橫梁9分別與同一個(gè)風(fēng)帆軸5的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在漫游車的前進(jìn)方向上，控制器通過(guò)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令信號(hào)，進(jìn)行風(fēng)帆4的偏轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)，來(lái)控制漫游車的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位于車身8的左側(cè)和右側(cè)的兩個(gè)風(fēng)帆4皆垂直于車身8軸線，漫游車向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位于車身8的左側(cè)和右側(cè)的兩個(gè)風(fēng)帆4從垂直于車身8軸線方向分別向左或向右偏轉(zhuǎn)時(shí)，漫游車可以進(jìn)行向左或向右轉(zhuǎn)向，當(dāng)位于車身8的左側(cè)和右側(cè)的兩個(gè)風(fēng)帆4同時(shí)朝里或朝外偏轉(zhuǎn)相同的角度時(shí)，可控制漫游車前進(jìn)的速度大小，當(dāng)位于車身8的上方和下方的兩個(gè)風(fēng)帆4的后半部分微微上翹時(shí)，漫游車的對(duì)地正壓力減小，當(dāng)位于車身8的上方和下方的兩個(gè)風(fēng)帆4的前半部分微微上翹時(shí)，漫游車的對(duì)地正壓力增加，當(dāng)漫游車發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，控制器向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出的復(fù)位指令信號(hào)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅵ使風(fēng)帆4回到初始狀態(tài)，即風(fēng)帆4與車身8軸線平行。在本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖1，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅵ的風(fēng)帆軸5的兩端分別通過(guò)軸端軸承套件Ⅳ與橫梁9轉(zhuǎn)動(dòng)連接。本實(shí)施例風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車的工作原理如下：在南極自主探測(cè)過(guò)程中，當(dāng)風(fēng)向?yàn)轫橈L(fēng)方向，提供推力的條件下，漫游車可進(jìn)行前進(jìn)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)風(fēng)向?yàn)槟骘L(fēng)方向，提供阻力的條件下，漫游車可進(jìn)行后退和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。漫游車運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)10運(yùn)行，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅵ帶動(dòng)風(fēng)帆軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)帆4轉(zhuǎn)動(dòng)到合適的角度，在風(fēng)力作用下，推動(dòng)漫游車運(yùn)動(dòng)。在漫游車的前進(jìn)方向上，當(dāng)左右和上方的風(fēng)帆4垂直于車身8軸線，且底部風(fēng)帆4的后半部分微微上翹時(shí)，漫游車在減少對(duì)地壓力和最大風(fēng)力作用下，可實(shí)現(xiàn)最快速度的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)左右兩個(gè)風(fēng)帆4向左偏移時(shí)，漫游車可以向右轉(zhuǎn)向；當(dāng)左右兩個(gè)風(fēng)帆4向右偏移時(shí)，漫游車可以向左轉(zhuǎn)向；當(dāng)上下兩個(gè)風(fēng)帆4的后半部分上翹時(shí)，可以減小漫游車的對(duì)地壓力；當(dāng)上下兩個(gè)風(fēng)帆4的前半部分上翹時(shí)，可以增加漫游車的對(duì)地壓力；當(dāng)左右兩個(gè)風(fēng)帆4同時(shí)朝里或朝外轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度時(shí)，可以控制漫游車前進(jìn)的速度大小。當(dāng)漫游車發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制傳動(dòng)裝置Ⅱ的運(yùn)動(dòng)，使風(fēng)帆4回到初始狀態(tài)，即風(fēng)帆4與車身8軸線共線。實(shí)施例二：本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于：在本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖8，由套筒6和套筒蓋7通過(guò)螺釘固定連接組成設(shè)備箱，設(shè)備箱通過(guò)固定安裝在橫梁9上，電機(jī)組件Ⅴ和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅵ皆通過(guò)螺釘安裝在固定底座1上，固定底座1安裝在設(shè)備箱內(nèi)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅵ由相互嚙合的蝸輪13和蝸桿14構(gòu)成，蝸輪13通過(guò)套筒和風(fēng)帆軸肩固定連接在風(fēng)帆軸5的被傳動(dòng)端，形成驅(qū)動(dòng)風(fēng)帆軸5轉(zhuǎn)動(dòng)的從動(dòng)件，電機(jī)10的電主軸與減速器11的輸入軸同軸固定連接，減速器11的輸出軸與的蝸桿14的動(dòng)力輸入端通過(guò)聯(lián)軸器12同軸固定連接。在本實(shí)施例中，漫游車運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制器控制電機(jī)10運(yùn)動(dòng)，通過(guò)蝸輪13和蝸桿14，帶動(dòng)風(fēng)帆軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)帆4轉(zhuǎn)動(dòng)到合適的角度，電機(jī)10停轉(zhuǎn)，由蝸輪13蝸桿14產(chǎn)生自鎖功能，固定風(fēng)帆4位置，在風(fēng)力作用下，推動(dòng)漫游車運(yùn)動(dòng)。實(shí)施例三：本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：軸端軸承套件Ⅳ由角接觸球軸承和軸承支座構(gòu)成，形成橫梁9和風(fēng)帆軸5之間的轉(zhuǎn)動(dòng)連接副，角接觸球軸承可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷，能在較高的轉(zhuǎn)速下和較大的載荷下工作，適應(yīng)與極地科考機(jī)械結(jié)構(gòu)。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的雪橇式極地漫游車的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。