[發明專利]具有多方向減振功能的月球行走機構球形機械足及其減振方法

有效

• 申請號: 202110404716.8
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113247307B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 徐趙東;陳正翰;戴軍;楊建中;胡鐘瑋;楊啟航
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B64G1/16
• 分類號: B64G1/16;F16F15/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種具有多方向減振功能的月球行走機構球形機械足及其減振方法，球形機械足包括與上方機械腿連接的上連接部、與球形機械足本體連接的下連接部、球形機械足本體，所述上連接部與下連接部之間設置有一個中心主耗能粘彈性阻尼結構和多個斜向耗能粘彈性阻尼結構，多個斜向耗能粘彈性阻尼結構以中心主耗能結為中心旋轉對稱布置。通過斜向耗能粘彈性阻尼結構和中心主耗能粘彈性阻尼結構，減少球形機械足本體傳遞的多方向有害振動，并為球形機械足本體提供豎向承載力。

技術領域

本發明涉及航天、機械、土木領域，具體是一種具有多方向減振功能的月球行走機構球形機械足及其減振方法。

技術背景

月球基地裝備在月球表面進行移動時，足端會受到不同方向的振動作用，這種振動作用會對月球基地裝備的移動和轉運穩定性產生不利影響。如何在月球表面的復雜環境下對月基裝備的足端進行結構振動控制，是目前振動控制領域的前沿課題。針對月基裝備足端展開多方向減振及承載性能研究，能夠有效控制足端受到的外部振動激勵，保證月基裝備的安全移動和穩定轉運。

目前，針對機械足減振技術的研究仍具有較大的局限性，其不足主要在于：對于足端的減振研究多集中于豎向方向，對多方向減振的研究尚不充分。然而，在月基裝備進行水平制動、跨越障礙、坡面行進等運動時，往往會受到水平方向的振動激勵，這些水平方向的有害振動會對月基裝備的結構強度、運行穩定性造成不利影響。同時，針對機械足的減振方法多依賴于主動減振或半主動減振，在月球表面的復雜欠資源環境下，其可靠性難以得到保證。

被動控制是結構振動控制的一種方法，在結構的適當部位附加耗能裝置或子結構系統，或對結構自身的某些構件作構造上的處理以改變結構體系的動力特性。被動控制不依賴外加能源，同時具有構造簡單、造價低廉、易于維護的優點，被動振動控制在月基裝備減振領域的應用能夠適應月面復雜環境的要求。

粘彈性材料是結構振動控制領域中一種十分有效的耗能材料，在外力作用下，它的彈性和粘性兩種變形機制同時存在，其耗能機理是利用粘彈性材料的剪切變形，以吸熱方式耗散振振動能量。因此，應用粘彈性耗能材料，設計一種能夠用于月基裝備足端并具有多方向減振功能的月球行走機構球形機械足具有十分重要的研究價值和應用前景。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種具有多方向減振功能的月球行走機構球形機械足，該球形機械足具有多方向減振耗能、無需外部能量、性能穩定、設計簡單、制作方便等優點。

為了實現上述技術目的，本發明所采用的技術方案是：

一種具有多方向減振功能的月球行走機構球形機械足，包括：

上連接部，與上方機械腿連接；

球形機械足本體，位于月球行走機構機械腿的末端；

下連接部，與所述球形機械足本體的上端連接；

所述上連接部與下連接部之間設置有一個中心主耗能粘彈性阻尼結構和多個斜向耗能粘彈性阻尼結構，多個斜向耗能粘彈性阻尼結構以中心主耗能粘彈性阻尼結構為中心旋轉對稱布置。

所述中心主耗能粘彈性阻尼結構設置在所述下連接部和上連接部的中心處，包括：豎向外鋼筒、第一環形粘彈性耗能單元、豎向內鋼筒以及豎向柔性連接件，其中，

所述豎向外鋼筒下端與下連接部固定連接，豎向外鋼筒的上端與上連接部之間留有第一豎向間隙；

所述豎向內鋼筒上端與上連接部之間通過所述豎向柔性連接件連接，豎向內鋼筒下端與下連接部之間留有第二豎向間隙；

所述豎向內鋼筒與豎向外鋼筒之間的環形空隙中設置有第一環形粘彈性耗能單元；

多個所述斜向耗能粘彈性阻尼結構的結構相同，每個斜向耗能粘彈性阻尼結構均包括：