[實用新型]球形探測車

無效

• 申請號: 201020632005.3
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN201941982U
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 岳曉奎;楊洋;徐征
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G1/16
• 分類號: B64G1/16
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本實用新型涉及一種球形探測車。

背景技術

在航天領域，新型的外星球無人探測工具的開發目前迫在眉睫。球形車可以作為未來外星無人探測工具，因為它不怕翻轉，接收天線始終保持向上；靈活機動，理論上可以實現轉彎半徑為零。傳統的輪系車在機動性，安全性，節能減排等方面已經滿足不了人們的要求。新型球形車性能相比于之下具有以下優點：

1、自重輕。在相同條件下，球形車比傳統輪系車的自重輕30％--50％。

2、安全性好。球形車可以實現任何轉向、甚至發生翻轉，車內人員和裝置始終處于向上的位置，即乘員和車廂部分不會發生翻轉，因而球形車的穩定性也非常好。

3、效率高，節省能源。該車由于自重輕，且行駛時只需球形外殼作驅動輪，行駛阻力小，因而整車的機械效率比較高，能達到很理想的節能環保需要。

4、操作簡單，機動性好。該車內部結構簡單，故障少，操作非常方便；而且球形車的最小轉彎半徑小于球形車的直徑(理論上為零)，機動性也非常好。

球形車(申請號03128216.4)由內外兩個球體構成，利用動力機通過傳動桿和傳動機構相連，外球內裝有齒輪傳動機構并且和內球傳動裝置通過主軸相連?；诖朔N傳動結構的設計，該球形車發明的缺點是操作性較差，特別是球形車整體轉向行駛時球形車的敏捷性不夠高。

球形車(申請號200710017116.4)同樣由內外兩個球殼構成，內外球殼之間在頂部有小輪，動力裝置在底盤之下，地盤上設有兩對互相垂直的陀螺，陀螺軸連接動力裝置，有連接動力裝置的空氣壓縮機。在球形車開動時，內外球殼之間形成一層氣墊使內球殼懸浮，從而保證內球殼不隨外球殼一起滾動。該發明的缺點是使用高壓氣體使內外球殼分離的方法需要消耗很多能量，使用代價較高。

綜上，目前已有的一些球形車發明或者傳動機構較為復雜，在惡劣的太空環境中，發生故障的幾率會很大；或者耗能大，效率低，經濟性很差；同時它們內部空間相對狹小，不便于放置探測設備，影響探測任務的完成。

發明內容

為了克服現有技術傳動機構過于復雜和能量利用率較低的不足，本實用新型提供一種球形探測車，采用簡單的傳動機構，能量利用率大大提高，并為車廂內節省出大量空間。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：球形探測車由兩個半球殼拼接而成，兩個球殼之間并未連接到一起，有相對于球殼半徑不超過5％的間隙。這樣天線可以從車廂內伸出球殼外。軸向對稱布置兩個減速電動機，分別通過兩根獨立的輸出主軸驅動兩端的半球殼。軸與球殼之間通過焊接或者鍵槽銷軸連接。電動機下方是探測設備及電源裝置。電動機上方是遙控裝置。由于球形探測車軸線下方的質量遠大于上方，因此重心低于軸線。同時車內裝置的總質量遠大于球殼質量。球形探測車平穩行駛時，電動機輸出力矩讓球殼有一個向前滾動的趨勢，在球形探測車與地面接觸線上(考慮到球殼軸向延伸)則必然受到地面對球形探測車整體向前的摩擦力，即可提供與滾動趨勢同方向的力矩。但是摩擦力矩比較小，內部裝置重心線與鉛垂線之間必然向運動反方向相差一定角度。又因為其重心在球形探測車球心以下，便可以提供一個與球殼運動趨勢相反的力矩。這樣在球形探測車在平穩運行時，相當于是摩擦力提供向前滾動力矩，而車內裝置保持平動狀態。

所述的半球殼在其赤道附近有相對于球殼半徑不超過15％的軸向延伸。

本實用新型的有益效果是：球形探測車傳動機構更為簡單，減速電動機直接和外殼相連，取消了過去球形車設計中的復雜傳動裝置，可以節約大量的內部空間搭載其他有效裝置。

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

附圖說明

圖1是新型球形探測車的結構示意圖；

圖2是新型球形探測車的左視圖；

圖中：1.天線，2.球形探測車外殼，3.電源和遙控裝置，4.減速電動機，5.內部探測設備。

具體實施方式

根據圖1和圖2所示，

球形探測車由兩個半橢球殼拼接而成，在球殼的赤道附近有相對于球殼半徑不超過15％的軸向延伸。兩個球殼之間并未連接到一起，有相對于球殼半徑不超過5％的間隙。這樣天線可以從車廂內伸出球殼外。軸向對稱布置兩個減速電動機，分別通過兩根獨立的輸出主軸驅動兩端的半球殼。軸與球殼之間可以通過焊接方式固定，也可為了方便拆卸，通過鍵槽銷軸連接固定。兩個減速電動機規格(包括功率、電壓、轉速、額定負載等)完全一樣，但由控制系統相互獨立控制，通過控制兩個電動機不同的轉速和轉向，完成前進、倒退、左轉、右轉、原地轉圈等各種行駛任務。電動機下方是探測設備及電源裝置。電動機上方是遙控裝置。內部全部裝置的重心要在軸線下，且離軸距離較遠，如果難以實現，可以在5中增加配重。同時車內裝置的總質量遠大于球殼質量。球形探測車平穩行駛時，電動機提供前進的驅動力矩M；同時，內部裝置受到一個與驅動力矩等大反向的力矩M′，內部裝置重心必然偏離鉛垂線一個角度θ，以產生一個重力力矩來平衡力矩M′，這樣內部實現穩定，由于內部質量遠大于球殼質量，所以θ不會很大。