[發(fā)明專利]一種用于高速大負載運輸?shù)奶仗焯菖逝罊C器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011355279.7
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112373592A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柏龍;譚亞軍;陳曉紅;孫園喜;尹業(yè)成;于志遠;張禮策
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);北京精密機電控制設(shè)備研究所
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B60L7/26
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 林淡如

本發(fā)明公開了一種用于高速大負載運輸?shù)奶仗焯菖逝罊C器人，包括至少兩個驅(qū)動系統(tǒng)和連接于兩所述驅(qū)動系統(tǒng)之間的負載系統(tǒng)；所述驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動系統(tǒng)框架，設(shè)置于所述驅(qū)動系統(tǒng)框架的主動粘附裝置、導(dǎo)向機構(gòu)和動力輸出系統(tǒng)；所述主動粘附裝置包括驅(qū)動輥筒、被動輥筒組件和粘附調(diào)節(jié)機構(gòu)；所述被動輥筒組件包括鉸接于驅(qū)動系統(tǒng)框架的被動輥筒安裝板和可轉(zhuǎn)動安裝于被動輥筒安裝板上的兩個被動輥筒；所述被動輥筒與驅(qū)動輥筒之間形成使攀爬帶通過的縫隙；所述粘附調(diào)節(jié)機構(gòu)包括滑塊、連接于滑塊與被動輥筒安裝板之間的拉簧、用于帶動所述滑塊滑動的絲杠螺母副；所述導(dǎo)向機構(gòu)包括兩個相互平行導(dǎo)向輪；所述動力輸出系統(tǒng)用于驅(qū)動所述驅(qū)動輥筒轉(zhuǎn)動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天運輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域,具體的，涉及通過研究具有一種大載荷高速穩(wěn)定爬升的太空天梯爬升機構(gòu)，為太空天梯攀爬機器人研究提供理論支撐。

背景技術(shù)

隨著人類社會的不斷發(fā)展,對航天任務(wù)的需求越來越強烈,未來航天活動將變得越來越頻繁,甚至可能成為一種日常的活動,這就對進入空間的方式從經(jīng)濟性、可靠性、安全性方面提出了新的需求,為了應(yīng)對這種需求,需在運載火箭外開拓新的途徑,天梯作為符合以上要求的概念,自提出以來備受國際航天領(lǐng)域的關(guān)注,并開展了大量的前期研究工作。

天梯是一種將有效載荷從地球表面運送到空間的新型運輸系統(tǒng),其原理為通過纜繩將地球表面的錨點與位于太空的錨點連接,通過運行于纜繩上的載荷艙將有效載荷送入空間。當(dāng)前人類設(shè)想的太空天梯主要由纜繩、基站以及太空電梯攀爬機器人組成，作為運輸主體的太空天梯攀爬機器人是實現(xiàn)太空天梯功能的一個重要組成部分。其主要由爬升機構(gòu)、供能系統(tǒng)、環(huán)境支持系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。由于太空電梯的應(yīng)用環(huán)境為自然條件下的非結(jié)構(gòu)化復(fù)雜環(huán)境，包括大氣層內(nèi)不同程度的雨雪等惡劣天氣，因此，利用太空天梯攀爬器的爬升機構(gòu)完成貨物運輸?shù)娜蝿?wù)，要求其能夠?qū)崿F(xiàn)攜帶負載沿攀爬帶纜快速穩(wěn)定上升、具備較強的環(huán)境適應(yīng)能力。

目前國內(nèi)關(guān)于太空電梯領(lǐng)域研究其主要集中在對太空電梯纜繩布置領(lǐng)域的研究，而針對太空電梯攀爬機器人的研究較少，因此太空電梯可采用的爬升機構(gòu)基本沒有。對比其它爬升機構(gòu)領(lǐng)域如電纜檢測機器人、橋梁檢測機器人等，由于其爬升機構(gòu)均存在爬升速度慢、環(huán)境適應(yīng)能力單一以及穩(wěn)定性不高等的缺點，不適用于太空電梯攀爬機器人研究領(lǐng)域。如CN111114665A公開了一種纜索攀爬機器人，其爬升機構(gòu)由于尺寸重量大，爬升效率低，對纜繩粘附力不可調(diào)導(dǎo)致適應(yīng)性差，因此不適用于太空電梯攀爬領(lǐng)域；如CN104652263A公開了一種爬纜機器人,其包括外框架和內(nèi)部的爬行機構(gòu)、通過兩對滑架及其對應(yīng)的導(dǎo)向輪、主動輪和從動輪從四個方向夾緊纜索,同時可以方便地通過對步進電機的控制,實現(xiàn)對纜索夾緊力地控制。但該新型的纜索機器人有以下不足：第一爬升機構(gòu)橫向尺寸大不適用于高速運行狀態(tài)；第二其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜拆裝不方便；第三爬升機構(gòu)尺寸重量大，結(jié)構(gòu)冗余度高，造成爬升機構(gòu)負載性能太差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對目前太空電梯機器人實現(xiàn)高效率運輸?shù)男枨笠约八幍姆墙Y(jié)構(gòu)化復(fù)雜工作環(huán)境，設(shè)計一種適合應(yīng)用于太空天梯領(lǐng)域攀爬機器人，解決現(xiàn)有爬升機構(gòu)爬升速度慢，運行穩(wěn)定性差、拆裝不便、負載性能差等問題。具體的通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)攀爬機器人快速拆裝，同時提升機器人結(jié)構(gòu)冗余度；利用多電機驅(qū)動和高效率傳動系統(tǒng)實現(xiàn)太空天梯攀爬機器人大載荷高速運行；通過設(shè)計一種新型粘附裝置，實現(xiàn)機器人壓緊力主動控制，提升機器人運行穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)能力。

本發(fā)明的用于高速大負載運輸?shù)奶仗焯菖逝罊C器人包括至少兩個驅(qū)動系統(tǒng)和連接于兩所述驅(qū)動系統(tǒng)之間的負載系統(tǒng)；

所述驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動系統(tǒng)框架，設(shè)置于所述驅(qū)動系統(tǒng)框架的主動粘附裝置、導(dǎo)向機構(gòu)和動力輸出系統(tǒng)；