[實用新型]球形探測車

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020632005.3
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN201941982U
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳曉奎;楊洋;徐征
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64G1/16
• 分類號: B64G1/16
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種球形探測車。

背景技術(shù)

在航天領(lǐng)域，新型的外星球無人探測工具的開發(fā)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(zhuǎn)，接收天線始終保持向上；靈活機動，理論上可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑為零。傳統(tǒng)的輪系車在機動性，安全性，節(jié)能減排等方面已經(jīng)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(yōu)點：

1、自重輕。在相同條件下，球形車比傳統(tǒng)輪系車的自重輕30％--50％。

2、安全性好。球形車可以實現(xiàn)任何轉(zhuǎn)向、甚至發(fā)生翻轉(zhuǎn)，車內(nèi)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(fā)生翻轉(zhuǎn)，因而球形車的穩(wěn)定性也非常好。

3、效率高，節(jié)省能源。該車由于自重輕，且行駛時只需球形外殼作驅(qū)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(jié)能環(huán)保需要。

4、操作簡單，機動性好。該車內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，故障少，操作非常方便；而且球形車的最小轉(zhuǎn)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?zhí)?3128216.4)由內(nèi)外兩個球體構(gòu)成，利用動力機通過傳動桿和傳動機構(gòu)相連，外球內(nèi)裝有齒輪傳動機構(gòu)并且和內(nèi)球傳動裝置通過主軸相連。基于此種傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計，該球形車發(fā)明的缺點是操作性較差，特別是球形車整體轉(zhuǎn)向行駛時球形車的敏捷性不夠高。

球形車(申請?zhí)?00710017116.4)同樣由內(nèi)外兩個球殼構(gòu)成，內(nèi)外球殼之間在頂部有小輪，動力裝置在底盤之下，地盤上設(shè)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(nèi)外球殼之間形成一層氣墊使內(nèi)球殼懸浮，從而保證內(nèi)球殼不隨外球殼一起滾動。該發(fā)明的缺點是使用高壓氣體使內(nèi)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(fā)明或者傳動機構(gòu)較為復(fù)雜，在惡劣的太空環(huán)境中，發(fā)生故障的幾率會很大；或者耗能大，效率低，經(jīng)濟性很差；同時它們內(nèi)部空間相對狹小，不便于放置探測設(shè)備，影響探測任務(wù)的完成。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)傳動機構(gòu)過于復(fù)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(gòu)，能量利用率大大提高，并為車廂內(nèi)節(jié)省出大量空間。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(nèi)伸出球殼外。軸向?qū)ΨQ布置兩個減速電動機，分別通過兩根獨立的輸出主軸驅(qū)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(shè)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(zhì)量遠大于上方，因此重心低于軸線。同時車內(nèi)裝置的總質(zhì)量遠大于球殼質(zhì)量。球形探測車平穩(wěn)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(nèi)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(wěn)運行時，相當(dāng)于是摩擦力提供向前滾動力矩，而車內(nèi)裝置保持平動狀態(tài)。

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(gòu)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(shè)計中的復(fù)雜傳動裝置，可以節(jié)約大量的內(nèi)部空間搭載其他有效裝置。

下面結(jié)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(jié)構(gòu)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(nèi)部探測設(shè)備。

具體實施方式

根據(jù)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(nèi)伸出球殼外。軸向?qū)ΨQ布置兩個減速電動機，分別通過兩根獨立的輸出主軸驅(qū)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(guī)格(包括功率、電壓、轉(zhuǎn)速、額定負(fù)載等)完全一樣，但由控制系統(tǒng)相互獨立控制，通過控制兩個電動機不同的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，完成前進、倒退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、原地轉(zhuǎn)圈等各種行駛?cè)蝿?wù)。電動機下方是探測設(shè)備及電源裝置。電動機上方是遙控裝置。內(nèi)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(xiàn)，可以在5中增加配重。同時車內(nèi)裝置的總質(zhì)量遠大于球殼質(zhì)量。球形探測車平穩(wěn)行駛時，電動機提供前進的驅(qū)動力矩M；同時，內(nèi)部裝置受到一個與驅(qū)動力矩等大反向的力矩M′，內(nèi)部裝置重心必然偏離鉛垂線一個角度θ，以產(chǎn)生一個重力力矩來平衡力矩M′，這樣內(nèi)部實現(xiàn)穩(wěn)定，由于內(nèi)部質(zhì)量遠大于球殼質(zhì)量，所以θ不會很大。