專利名稱：橫向擺桿式四輪探測車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四輪探測車，屬于航天技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用于行星表面或其它惡劣環(huán)境的探測車，要求具有較強的地形適應(yīng)性、靈活的轉(zhuǎn) 向能力、較好的避障能力、平穩(wěn)的車體姿態(tài)，并且結(jié)構(gòu)緊湊，能耗少，輕量化。目前應(yīng)用較多 的探測車為六輪探測車，而采用六輪探測車，因其桿件數(shù)量較多，運動副也較多，因此結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，可靠性較差，增加了控制難度。而目前應(yīng)用的四輪探測車，雖然結(jié)構(gòu)緊湊、耗能少、控制簡單，但當四輪探測車的 左車輪或右車輪壓過障礙物而被瞬時抬高時，對于橫桿與車體固連的車體會發(fā)生整體側(cè) 偏，其地形自適應(yīng)能力差，越障性能不好。為使四輪探測車能夠完成復(fù)雜的探測任務(wù)，需要 為其配置合適的車載機構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種橫向擺桿式四輪探測車，以解決現(xiàn)有應(yīng)用到行星表面或 其它惡劣環(huán)境中的四輪探測車存在地形自適應(yīng)能力差、越障性能不好，無法完成復(fù)雜的探 測任務(wù)的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的橫向擺桿式四輪探測車 包括車體、懸架、四個車輪和偶數(shù)個第一壓縮彈簧；四個車輪分別是前轉(zhuǎn)向輪、后轉(zhuǎn)向輪、 左車輪和右車輪；懸架包括縱桿、橫桿、獨立擺桿、第二彈簧、兩個轉(zhuǎn)向裝置和四個車輪連 架桿；兩個轉(zhuǎn)向裝置分別是前轉(zhuǎn)向裝置和后轉(zhuǎn)向裝置；四個車輪連架桿分別是前車輪連架 桿、后車輪連架桿、左車輪連架桿和右車輪連架桿；車體位于縱桿上且二者固接，橫桿與縱 桿正交，且橫桿與縱桿的正交點位于橫桿的幾何中心處，橫桿轉(zhuǎn)動連接在縱桿上，獨立擺桿 的前端與縱桿的后下端鉸接，獨立擺桿的后端與后轉(zhuǎn)向裝置固接，縱桿與獨立擺桿長度之 和與橫桿的長度相等，獨立擺桿與縱桿之間通過第二彈簧連接，后轉(zhuǎn)向裝置與后車輪連架 桿的上端連接，后車輪連架桿的下端與后轉(zhuǎn)向輪的輪軸鉸接，縱桿前端與前轉(zhuǎn)向裝置固接， 前轉(zhuǎn)向裝置與前車輪連架桿的上端連接，前車輪連架桿的下端與前轉(zhuǎn)向輪的輪軸鉸接，前 轉(zhuǎn)向輪和后轉(zhuǎn)向輪相對于橫桿對稱設(shè)置，橫桿的左端與左車輪連架桿的上端固定連接，左 車輪連架桿的下端與左車輪的輪軸鉸接，橫桿的右端與右車輪連架桿的上端固定連接，右 車輪連架桿的下端與右車輪的輪軸鉸接，左車輪和右車輪相對于縱桿對稱設(shè)置；俯看懸架， 前轉(zhuǎn)向輪、后轉(zhuǎn)向輪、左車輪和右車輪位于菱形的四個頂點處，車體與橫桿之間通過偶數(shù)個 第一壓縮彈簧連接，偶數(shù)個第一壓縮彈簧相對于橫桿的幾何中心對稱設(shè)置。本發(fā)明的有益效果是一、左、右兩個車輪的輪軸與左、右車輪連架桿鉸接，消除了 左、右車輪高度不同對車體姿態(tài)的影響。當左車輪或右車輪壓過障礙物而被瞬時抬高時，車 體因為存在一個慣性環(huán)節(jié)，即在橫桿與車體之間的偶數(shù)個第一彈簧的緩沖作用下，車體不 會發(fā)生劇烈側(cè)偏和振動。同時后轉(zhuǎn)向輪依靠第二彈簧的彈力也提高了探測車的前進方向的地形適應(yīng)性；二、轉(zhuǎn)向輪少，轉(zhuǎn)向功率小。一方面，本發(fā)明的四輪探測車采用正交的懸架，只 需要兩個轉(zhuǎn)向輪即可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎；另一方面，相對于六輪及八輪探測車，本發(fā)明的四輪探 測車轉(zhuǎn)向過程中不存在車輪滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象，所以消耗功率??；三、本發(fā)明桿件少，運動副少，使得 該四輪探測車結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單；該四輪探測車比通常的六輪探測車采用的桿件及運動 副都大大減少，且四個車輪的獨立驅(qū)動比六輪驅(qū)動具有控制簡單的優(yōu)勢，且結(jié)構(gòu)簡單，可靠 性好；四、獨立擺桿通過與縱桿相連接的第二彈簧壓緊地面，可以盡量平衡四個車輪對地面 的輪壓，提高了驅(qū)動電機(即前、后轉(zhuǎn)向電機)的效率。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖(圖中箭頭方向為本發(fā)明的四輪探測車的前進方 向)，圖2是車體與四個車輪相對位置的俯視圖，圖3是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的主視示意圖，圖4 是圖3的左視圖，圖5是前轉(zhuǎn)向裝置與前車輪連架桿及前轉(zhuǎn)向輪裝配在一起的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖6是后轉(zhuǎn)向裝置與后車輪連架桿及后轉(zhuǎn)向輪裝配在一起的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖1-圖4說明，本實施方式的橫向擺桿式四輪探測車包括 車體1、懸架、四個車輪和偶數(shù)個第一壓縮彈簧16 ；四個車輪分別是前轉(zhuǎn)向輪11、后轉(zhuǎn)向輪 13、左車輪12和右車輪14 ；懸架包括縱桿2、橫桿4、獨立擺桿3、第二彈簧17、兩個轉(zhuǎn)向裝置 和四個車輪連架桿；兩個轉(zhuǎn)向裝置分別是前轉(zhuǎn)向裝置5和后轉(zhuǎn)向裝置6 ；四個車輪連架桿分 別是前車輪連架桿7、后車輪連架桿9、左車輪連架桿8和右車輪連架桿10 ；車體1位于縱 桿2上且二者固接，橫桿4與縱桿2正交(縱桿2與所述四輪探測車的進退方向一致)，且 橫桿4與縱桿2的正交點位于橫桿4的幾何中心處，橫桿4轉(zhuǎn)動連接在縱桿2上(即橫桿4 可繞縱桿2旋轉(zhuǎn))，獨立擺桿3的前端與縱桿2的后下端鉸接，獨立擺桿3的后端與后轉(zhuǎn)向 裝置6固接，縱桿2與獨立擺桿3長度之和與橫桿4的長度相等，獨立擺桿3與縱桿2之間 通過第二彈簧17連接(通過第二彈簧17的預(yù)緊力穩(wěn)定獨立擺桿3)，后轉(zhuǎn)向裝置6與后車 輪連架桿9的上端連接，后車輪連架桿9的下端與后轉(zhuǎn)向輪13的輪軸鉸接，縱桿2前端與 前轉(zhuǎn)向裝置5固接，前轉(zhuǎn)向裝置5與前車輪連架桿7的上端連接，前車輪連架桿7的下端與 前轉(zhuǎn)向輪11的輪軸鉸接，前轉(zhuǎn)向輪11和后轉(zhuǎn)向輪13相對于橫桿4對稱設(shè)置，橫桿4的左 端與左車輪連架桿8的上端固定連接，左車輪連架桿8的下端與左車輪12的輪軸鉸接，橫 桿4的右端與右車輪連架桿10的上端固定連接，右車輪連架桿10的下端與右車輪14的輪 軸鉸接，左車輪12和右車輪14相對于縱桿2對稱設(shè)置；俯看懸架，前轉(zhuǎn)向輪11、后轉(zhuǎn)向輪 13、左車輪12和右車輪14位于菱形的四個頂點處(這種布置有利于保持車體穩(wěn)定性，并且 容易實現(xiàn)轉(zhuǎn)向和原地旋轉(zhuǎn))，車體1與橫桿4之間通過偶數(shù)個第一壓縮彈簧16連接，偶數(shù)個 第一壓縮彈簧16相對于橫桿4的幾何中心對稱設(shè)置(用于保證車體1的平衡)。第一壓縮 彈簧16的數(shù)量根據(jù)需要選定。
具體實施方式
二 結(jié)合圖5和圖6說明，本實施方式的前轉(zhuǎn)向裝置5包括前轉(zhuǎn)向電 機15、前減速器18和兩個前聯(lián)軸器19 ；縱桿2的前端與前轉(zhuǎn)向電機15的殼體固定連接，前 轉(zhuǎn)向電機15的轉(zhuǎn)軸通過兩個前聯(lián)軸器19中的一個與前減速器18的輸入軸傳動連接，前減 速器18的輸出軸通過兩個前聯(lián)軸器19中的剩余一個與前車輪連架桿7的上端傳動連接，
4前車輪連架桿7的下端與前轉(zhuǎn)向輪11的輪軸鉸接；后轉(zhuǎn)向裝置6包括后轉(zhuǎn)向電機20、后減 速器21和兩個后聯(lián)軸器22 ；獨立擺桿3的后端與后轉(zhuǎn)向電機20的殼體固定連接，后轉(zhuǎn)向 電機20的轉(zhuǎn)軸通過兩個后聯(lián)軸器21中的一個與后減速器21的輸入軸傳動連接，后減速器 21的輸出軸通過兩個后聯(lián)軸器21中的剩余一個與后車輪連架桿9的上端傳動連接，后車輪 連架桿9的下端與后轉(zhuǎn)向輪13的輪軸鉸接。通過前、后轉(zhuǎn)向裝置可以驅(qū)動前轉(zhuǎn)向輪和后轉(zhuǎn) 向輪原地轉(zhuǎn)向。其它與具體實施方式
一相同。 工作原理本發(fā)明通過四個車輪的菱形布置及四輪獨立驅(qū)動和前后轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向， 使本發(fā)明的四輪探測車在遇到障礙物時，實現(xiàn)行進方向的調(diào)整，并能原地轉(zhuǎn)向，達到避障的 目的；另一方面，相對于六輪及八輪探測車，本發(fā)明的四輪探測車轉(zhuǎn)向不存在純滑動輪，消 耗功率小。當四輪探測車行駛在崎嶇不平的路面上時，且當左車輪或右車輪壓過障礙物而 被瞬時抬高時，對于現(xiàn)有的橫桿與車體固連的四輪探測車，車體會發(fā)生整體側(cè)偏；但對于本 發(fā)明的橫向擺桿式四輪探測車(具有橫向擺臂特性)，在左車輪或右車輪抬高時，車體因為 存在一個慣性環(huán)節(jié)，即在橫桿與車體之間的偶數(shù)個第一彈簧的緩沖作用下，車體不會發(fā)生 劇烈的側(cè)偏和振動。同時，后轉(zhuǎn)向輪通過第二彈簧壓緊地面，使四個車輪能始終和地面保持 接觸，近似平均分擔(dān)探測車的重力，因此，在很大程度上提高了四輪探測車的自適應(yīng)性和驅(qū) 動電機的效率。
權(quán)利要求
一種橫向擺桿式四輪探測車，所述四輪探測車包括車體(1)、懸架、四個車輪和偶數(shù)個第一壓縮彈簧(16)；四個車輪分別是前轉(zhuǎn)向輪(11)、后轉(zhuǎn)向輪(13)、左車輪(12)和右車輪(14)；其特征在于懸架包括縱桿(2)、橫桿(4)、獨立擺桿(3)、第二彈簧(17)、兩個轉(zhuǎn)向裝置和四個車輪連架桿；兩個轉(zhuǎn)向裝置分別是前轉(zhuǎn)向裝置(5)和后轉(zhuǎn)向裝置(6)；四個車輪連架桿分別是前車輪連架桿(7)、后車輪連架桿(9)、左車輪連架桿(8)和右車輪連架桿(10)；車體(1)位于縱桿(2)上且二者固接，橫桿(4)與縱桿(2)正交，且橫桿(4)與縱桿(2)的正交點位于橫桿(4)的幾何中心處，橫桿(4)轉(zhuǎn)動連接在縱桿(2)上，獨立擺桿(3)的前端與縱桿(2)的后下端鉸接，獨立擺桿(3)的后端與后轉(zhuǎn)向裝置(6)固接，縱桿(2)與獨立擺桿(3)長度之和與橫桿(4)的長度相等，獨立擺桿(3)與縱桿(2)之間通過第二彈簧(17)連接，后轉(zhuǎn)向裝置(6)與后車輪連架桿(9)的上端連接，后車輪連架桿(9)的下端與后轉(zhuǎn)向輪(13)的輪軸鉸接，縱桿(2)前端與前轉(zhuǎn)向裝置(5)固接，前轉(zhuǎn)向裝置(5)與前車輪連架桿(7)的上端連接，前車輪連架桿(7)的下端與前轉(zhuǎn)向輪(11)的輪軸鉸接，前轉(zhuǎn)向輪(11)和后轉(zhuǎn)向輪(13)相對于橫桿(4)對稱設(shè)置，橫桿(4)的左端與左車輪連架桿(8)的上端固定連接，左車輪連架桿(8)的下端與左車輪(12)的輪軸鉸接，橫桿(4)的右端與右車輪連架桿(10)的上端固定連接，右車輪連架桿(10)的下端與右車輪(14)的輪軸鉸接，左車輪(12)和右車輪(14)相對于縱桿(2)對稱設(shè)置；俯看懸架，前轉(zhuǎn)向輪(11)、后轉(zhuǎn)向輪(13)、左車輪(12)和右車輪(14)位于菱形的四個頂點處，車體(1)與橫桿(4)之間通過偶數(shù)個第一壓縮彈簧(16)連接，偶數(shù)個第一壓縮彈簧(16)相對于橫桿(4)的幾何中心對稱設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擺桿式四輪探測車，其特征在于前轉(zhuǎn)向裝置(5)包 括前轉(zhuǎn)向電機(15)、前減速器(18)和兩個前聯(lián)軸器(19)；縱桿⑵的前端與前轉(zhuǎn)向電機 (15)的殼體固定連接，前轉(zhuǎn)向電機(15)的轉(zhuǎn)軸通過兩個前聯(lián)軸器(19)中的一個與前減速 器(18)的輸入軸傳動連接，前減速器(18)的輸出軸通過兩個前聯(lián)軸器(19)中的剩余一個 與前車輪連架桿(7)的上端傳動連接，前車輪連架桿(7)的下端與前轉(zhuǎn)向輪(11)的輪軸鉸 接；后轉(zhuǎn)向裝置(6)包括后轉(zhuǎn)向電機(20)、后減速器(21)和兩個后聯(lián)軸器(22)；獨立擺桿(3)的后端與后轉(zhuǎn)向電機(20)的殼體固定連接，后轉(zhuǎn)向電機(20)的轉(zhuǎn)軸通過兩個后聯(lián)軸器 (21)中的一個與后減速器(21)的輸入軸傳動連接，后減速器(21)的輸出軸通過兩個后聯(lián) 軸器(21)中的剩余一個與后車輪連架桿(9)的上端傳動連接，后車輪連架桿(9)的下端與 后轉(zhuǎn)向輪(13)的輪軸鉸接。
全文摘要
橫向擺桿式四輪探測車，它涉及一種四輪探測車。針對行星表面或其它惡劣環(huán)境中，四輪探測車地形自適應(yīng)能力差、越障性能不好，無法完成復(fù)雜探測任務(wù)問題。車體與縱桿固接，橫桿與縱桿正交且轉(zhuǎn)動連接在縱桿上，獨立擺桿的前端與縱桿的后下端鉸接，后端與后轉(zhuǎn)向裝置固接，獨立擺桿與縱桿之間通過第二彈簧連接，后轉(zhuǎn)向裝置通過后車輪連架桿與后轉(zhuǎn)向輪鉸接，縱桿前端通過前轉(zhuǎn)向裝置與前車輪連架桿的上端連接，前車輪連架桿的下端與前轉(zhuǎn)向輪鉸接，橫桿的左端通過左車輪連架桿與左車輪的輪軸鉸接，右端通過右車輪連架桿與右車輪的輪軸鉸接，車體與橫桿之間通過偶數(shù)個第一壓縮彈簧連接。本發(fā)明地形自適應(yīng)能力及越障性能好，用于行星表面或其它惡劣環(huán)境中。
文檔編號B64G1/16GK101941526SQ20101027530
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者丁亮, 莊紅超, 張朋, 王少謙, 鄧宗全, 高海波 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)