[發明專利]基于變剛度緩沖器的仿貓構型月球著陸器及其著陸方法

在審

• 申請號: 202210366439.0
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114802823A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 王宸;朱錦耀;陳金寶;賴少杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/62
• 分類號: B64G1/62
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.一種基于變剛度緩沖器的仿貓構型月球著陸器，其特征在于：包括著陸器機體以及連接在著陸器機體上的一對前腿和一對后腿；

所述前腿包括肩胛骨仿貓腿結構、肱骨仿貓腿結構、橈骨仿貓腿結構、變剛度緩沖器，其中，著陸機體與肩胛骨仿貓腿結構之間通過銷軸進行鉸接，肩胛骨仿貓腿結構與肱骨仿貓腿結構通過銷軸進行鉸接；肩胛骨仿貓腿結構上設有第二限位孔，肩胛骨仿貓腿結構上的第二限位孔分別鉸接有變剛度緩沖器FS和變剛度緩沖器FD，變剛度緩沖器FS和變剛度緩沖器FD分別置與肱骨仿貓腿結構的倆側，變剛度緩沖器FS與橈骨仿貓腿結構通過銷軸進行鉸接，橈骨仿貓腿結構上存在第二限位孔與肱骨仿貓腿結構及變剛度緩沖器FD通過銷軸進行鉸接；

所述后腿包括股骨仿貓腿結構、脛骨仿貓腿結構、跖骨仿貓腿結構、變剛度緩沖器，其中，著陸機體與股骨仿貓腿結構之間通過銷軸進行鉸接，股骨仿貓腿結構與脛骨仿貓腿結構通過銷軸進行鉸接，股骨仿貓腿結構上設有第二限位孔，股骨仿貓腿結構上的第二限位孔分別鉸接有變剛度緩沖器HS和變剛度緩沖器HD，變剛度緩沖器HS和變剛度緩沖器HD分別置與脛骨仿貓腿結構的倆側，變剛度緩沖器HS與跖骨仿貓腿結構通過銷軸進行鉸接，跖骨仿貓腿結構上存在第二限位孔與脛骨仿貓腿結構及變剛度緩沖器HD通過銷軸進行鉸接。

2.根據權利要求1所述的基于變剛度緩沖器的仿貓構型月球著陸器，其特征在于：所述變剛度緩沖器為磁流變液緩沖器。

3.根據權利要求1所述的基于變剛度緩沖器的仿貓構型月球著陸器，其特征在于：所述橈骨仿貓腿結構和跖骨仿貓腿結構底部分別鉸接有仿貓足墊，鉸接處設有扭簧。

4.根據權利要求1所述的基于變剛度緩沖器的仿貓構型月球著陸器，其特征在于：所述的著陸器機體安裝有加速度傳感器、用于測量俯仰角的角度傳感器和用于測量滾轉角的角度傳感器。

5.根據權利要求1所述的基于變剛度緩沖器的仿貓構型月球著陸器，其特征在于：所述的肩胛骨仿貓腿結構、肱骨仿貓腿結構、橈骨仿貓腿結構之間的長度比為571:912:852，所述股骨仿貓腿結構、脛骨仿貓腿結構、跖骨仿貓腿結構之間的長度比為892:912:562。

6.一種基于變剛度緩沖器的仿貓構型月球著陸器的著陸方法，其特征在于：著陸器著陸時，前腿的的足墊首先觸地，通過傳感器獲得著陸器加速度、加速度變化量、俯仰角、滾轉角，對分布于前后腿的八個變剛度緩沖器進行緩沖力控制，根據不同著陸姿態來調整前后著陸腿上的變剛度緩沖器的阻尼力，實現最優著陸姿態，著陸完成后通過變剛度緩沖器實現著陸腿狀態的復位。

7.根據權利要求6所述的基于變剛度緩沖器的仿貓構型月球著陸器的著陸方法，其特征在于具體包括以下步驟：

1）著陸器著陸時，前腿的的足墊首先觸地，變剛度緩沖器由于磁流變液粘性力的作用，提供阻尼力，對活塞、活塞桿進行減速，改變著陸器的俯仰角；

2）隨著活塞桿逐漸深入到主缸中，缸體內體積減小，此時磁流變液推動氣閥壓縮氮氣補償氣室內的氮氣，提供體積補償，同時，補償氣室中氣體對氣閥施加壓力，提供一部分阻尼力，對活塞、活塞桿進行減速；

3）通過對機體測得的加速度、加速度變化量、俯仰角、滾轉角控制四條著陸腿上的八個變剛度緩沖器中的線圈上的電壓，進而控制磁流變液的屈服應力、各著陸腿的阻尼力，通過控制調各著陸腿的阻尼力，調整著陸器姿態，減小著陸器過載，避免著陸器在著陸過程中發生傾倒；

4）著陸完成后，各著陸腿線圈停止施加電壓，氮氣補償氣室中的氮氣由于受到壓縮，其壓強大于初始壓強，在氮氣壓力的作用下，氣閥帶動磁流變液推動活塞、活塞桿伸出主缸，實現著陸腿狀態的復位。