[發明專利]一種可跳躍的月面移動機器人及其運動方式

在審

• 申請號: 201911062972.2
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN111114829A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 李賀;王禹;孫偉;姚燕安
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B64G1/16
• 分類號: B64G1/16;B60B19/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：包括主體結構、兩組變形輪式行走機構、起跳角度調節機構和氣動跳躍機構，變形輪式行走機構對稱的安裝在主體結構的兩側，起跳角度調節機構固定在氣動跳躍機構的內部，氣動跳躍機構連接在主體結構上；

所述主體結構包括主體框架和分布于主體框架兩端的驅動裝置，每組驅動裝置包括一組由電機A控制的齒輪傳動系統A和一組由電機B控制的齒輪傳動系統B；

所述變形輪式行走機構包括內軸、外軸、內盤、中心齒輪、行星齒輪、行星輪軸、行星輪軸承、輪轂和外盤，所述內軸套裝于外軸內，且內軸和外軸之間通過內軸軸承軸向固定，內軸與外軸能夠相對轉動，所述外軸的內側一端通過鍵連接齒輪傳動系統A，外軸的外側一端與內盤相接，所述內軸的內側一端通過鍵連接齒輪傳動系統B，內軸的外側一端穿過內盤并通過中心齒輪與三個行星齒輪嚙合，行星齒輪均通過行星輪軸承固定在行星輪軸上，行星輪軸連接呈內外設置的內盤和外盤，三個行星齒輪的外緣分別與三片輪轂相接，三片輪轂依次首尾相接以中心齒輪為軸呈環形設置；

所述氣動跳躍機構包括固定于主體框架上的主車架、固定于主車架上的儲氣瓶和氣缸桿設置于底部的三個氣缸；所述起跳角度調節機構包括固定在主車架上的角度調節電機和兩個曲柄連桿；其中：一個氣缸固定在主車架前部，另外兩個氣缸分別通過一個曲柄連桿連接角度調節電機，角度調節電機驅動曲柄連桿帶動氣缸轉至相對應的角度。

2.根據權利要求1所述的可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：所述主體框架包括橫向設置的兩根橫梁和依次設置于兩根橫梁之間的四個內軸車架，四個內軸車架通過螺栓與兩條橫梁相連。

3.根據權利要求1所述的可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：所述電機A和電機B分別固定于電機殼內，電機殼安裝于主體框架內部的內軸車架上。

4.根據權利要求2所述的可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：所述變形輪式行走機構還包括軸承，所述內軸的一端與中心齒輪相接，所述內軸的另一端通過軸承固定并穿過最外側的內軸車架，內軸的穿過端與齒輪傳動系統B通過鍵連接。

5.根據權利要求2所述的可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：所述變形輪式行走機構還包括外軸軸承，所述外軸的一端與齒輪傳動系統A通過鍵連接，外軸的另一端通過外軸軸承固定并穿過位于最外側的內軸車架，外軸的穿過端與內盤相接，且外軸與內盤呈一體式。

6.根據權利要求1所述的可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：所述變形輪式行走機構還包括通過螺栓安裝于外盤外側的彈性緩沖架。

7.根據權利要求1所述的可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：所述輪轂的外緣安裝有彈性車圈。

8.根據權利要求1所述的可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：所述氣動跳躍機構還包括設置于連接梁，通過角度調節電機驅動的兩個氣缸頂部由連接梁相接。

9.根據權利要求1所述的可跳躍的月面移動機器人，其特征在于：所述電機A和電機B為直流伺服電機，電機A驅動齒輪傳動系統A控制外軸轉動，從而帶動內盤轉動，電機B驅動齒輪傳動系統B控制內軸轉動，從而帶動與中心齒輪嚙合的三個行星齒輪轉動，進而使三片輪轂旋轉相同的角度，直到三片輪轂與外盤外緣相接觸。

10.根據權利要求1-9任一所述的可跳躍的月面移動機器人的運動方式，其特征在于，包括：

方式一、常規輪行走：在地勢平坦的規整路面以常規輪前進，常規輪即三片輪轂成閉合環形，電機A通過齒輪傳動系統A驅動外軸轉動，外軸轉動帶動與其一體式的內盤轉動，進而控制常規輪移動實現行走的功能；

方式二、異形輪行走：當遇到小障礙物或落入小隕石坑時，電機B通過齒輪傳動系統B驅動內軸轉動，從而帶動內軸前端的中心齒輪轉動，中心齒輪帶動與其嚙合的行星齒輪轉動，進而使三片輪轂旋轉相同的角度，直到輪轂與外盤外緣相接觸，此時電機B持續提供轉矩，輪轂保持在變形狀態，實現常規輪的變形功能，當車輪變形后，電機A通過齒輪傳動系統A驅動外軸轉動，外軸轉動帶動與其一體式的內盤轉動，實現常規輪變形后行走的功能；

方式三、氣動跳躍：當遇到大障礙物或落入大隕石坑時，車輪處于常規輪的狀態時，以氣動跳躍方式越障，跳躍過程分為三部分，首先角度調節電機驅動曲柄連桿帶動氣缸轉動相對應的角度，儲氣瓶給氣缸充氣，氣缸內的氣體膨脹將氣缸桿推出，氣缸桿撞向月面，月面對機器人產生反作用力，使月面機器人跳起；起跳完成后，電機再次驅動曲柄連桿使氣缸復位，同時打開氣缸排氣口，由于月球表面沒有空氣，氣缸內的氣體會由于氣壓高于外界而自動排出，氣缸桿收回氣缸內，避免落地時氣缸桿與地面接觸損壞；最后機器人在落地時，兩個變形輪式行走機構接觸地面。