[發明專利]具備自主調節足端觸地點的外星逆境著陸器

有效

• 申請號: 202110665615.6
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113320716B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 郭為忠;韓有承
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B64G1/16
• 分類號: B64G1/16;B62D57/032
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種具備自主調節足端觸地點的外星逆境著陸器，包括：主結構箱體和設置于其四個側面的自適應著陸腿機構，每個著陸腿機構包括：一條主支鏈、兩條輔支鏈以及與之對應的調節鎖定關節，在調節足端觸地點階段，調節鎖定關節僅驅動兩條輔支鏈運動且主支鏈不被驅動，并在調節過程中腿機構實時保持固定桁架結構屬性；在著陸緩沖階段，調節鎖定關節固定不形變，主支鏈通過變形實現緩沖吸能。本發明創新設計出基于調節鎖定關節的新型著陸腿機構，它使得在調節足端觸地點的過程中緩沖支鏈的虎克鉸始終貼在主結構箱體的側壁上，從而保證調節過程的實時可動桁架屬性。并且當調節鎖定關節時鎖死時，著陸腿再次轉變為固定桁架結構屬性。

技術領域

本發明涉及的是一種空間探測器領域的技術，具體是一種具備自主調節足端觸地點的外星逆境著陸器。

背景技術

外星表面著陸探測是認知星球演化和地表構成的重要技術手段。現有的腿式著陸技術在進入段后使腿機構展開鎖定，著陸器整體變為桁架結構，從而單腿位形無法改變，即足端觸地點相對機身的位置固定。因此，現有著陸方案嚴格限制著陸點選址以保證安全可靠，要求必須著陸于外星平原地帶等坡度小、表面平坦光整區域，如月球著陸器的著陸點分布在月海和撞擊坑外側，火星著陸器的著陸點分布在火星表面的巖漿平原和風積沙丘。

外星逆境地形地貌(如山脈、峽谷、丘陵、凹坑、石礫、溝壑等)往往更容易留存有大量星球演化的原始信息，對于分析地質變遷和資源分布更具意義。目前，人類軟著陸探測器尚無法安全抵達外星逆境，亟需切實可靠的新型著陸探測方案。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種具備自主調節足端觸地點的外星逆境著陸器，能夠在懸停段檢測外星逆境的地形地貌特征并自主調節足端觸地點相對機身的位置以匹配著陸地表區域的幾何形貌，從而滿足著陸緩沖階段關于機身傾角、足墊位置分布、著陸穩定性等綜合要求。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種具備自主調節足端觸地點的外星逆境著陸器，包括：主結構箱體和設置于其四個側面的自適應著陸腿機構，每個著陸腿機構包括：一條主支鏈、兩條輔支鏈以及與之對應的調節鎖定關節，在調節足端觸地點階段，調節鎖定關節僅驅動兩條輔支鏈運動且主支鏈不被驅動，并在調節過程中腿機構實時保持固定桁架結構屬性；在著陸緩沖階段，調節鎖定關節固定不形變，主支鏈通過變形實現緩沖吸能。

所述的主支鏈包括：主安裝座、主外套筒緩沖缸、多頭異形法蘭、主活塞桿、足踝和足墊，其中：主安裝座與主結構箱體固定相連且通過虎克鉸與主外套筒緩沖缸相連，主外套筒緩沖缸中內置緩沖吸能材料，多頭異形法蘭的一端與主外套筒緩沖缸相連，中間為空筒狀結構可使主活塞桿緩沖伸縮，多頭異形法蘭進一步通過兩個球鉸分別與兩個輔支鏈相連，足踝與主活塞桿相連且通過球鉸與足墊相連。

所述的輔支鏈包括：輔活塞桿、輔外套筒緩沖缸和輔操縱桿，其中：輔操縱桿與調節鎖定關節固定連接，且輔操縱桿通過虎克鉸與輔外套筒緩沖缸相連，輔外套筒緩沖缸中內置緩沖吸能材料，輔活塞桿在著陸緩沖時相對輔外套筒緩沖缸伸縮且其一端通過球鉸與多頭異形法蘭相連。

所述的調節鎖定關節包括：關節定子、關節轉子、第一傳動齒輪、離合電機、調節電機、第二傳動齒輪、離合聯動輪、離合連桿和離合柱塞，其中：關節定子與主結構箱體固定相連，轉子與定子同軸設置并可以相對定子轉動，離合電機和第一傳動齒輪以及關節轉子三者相互固定連接，調節電機與關節定子固定相連，第二傳動齒輪安裝固定在調節電機的輸出軸上且與第一傳動齒輪相嚙合以驅動轉子，離合電機的輸出軸與離合聯動輪固定相連，離合聯動輪通過轉動鉸鏈分別與八個離合連桿連接且每個離合連桿通過轉動鉸鏈與離合柱塞相連，離合柱塞活動設置于轉子側壁上以實現伸縮運動。

所述的伸縮運動是指：在離合電機的驅動下，當離合柱塞伸出到極限位置時柱塞端部位于定子內部且處于死點狀態，轉子相對定子固定不形變；當離合柱塞縮回時，柱塞脫離定子，此時轉子相對定子轉動。

技術效果