[发明专利]融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮，属于航天技术领域。

背景技术

月球车、火星车等星球车车轮在松软崎岖的星球表面运行时受力苛刻，如果可以对其受力情况进行精确测量，不但可以通过科学实验了解星球地貌的力学特性，还可以优化星球车控制，避免陷车等问题的发生。目前的星球车车轮不具备精确进行与土壤作用的力和力矩测量的功能，只能够通过测量电机电流对驱动力矩进行估计，精度较低，且对于其它维度的力和力矩无法测量，包括法向力、牵引力、测向力、转向力矩和倾覆力矩。

地面实验中通常采用商业六维力/力矩传感器产品安装在车轮上方或者侧面，与机体固连，不随车轮转动。由于其安装位置不能直接测量车轮受力和力矩，通过坐标轴的旋转和平移变换估算地面作用到车轮上的力，无法准确获得车轮受力信息，同时由于现有六维力/力矩传感器独立安装，增加了整体质量和安装空间。地面试验中的方法存在测量精度差、附加质量大、不便于热防护的问题，不适用与星球车。因此设计制造一体化测量装置迫在眉睫。

综上，现有的星球车车轮不具备精确进行与土壤作用的力和力矩测量的功能。

发明内容

本发明为解决现有的星球车车轮不具备精确进行与土壤作用的力和力矩测量的功能的问题，进而提供了一种融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮包括车轮本体、驱动电机、减速器、联轴器、爪盘、轮辋适配器、六维力/力矩传感器、轮毂适配器、信号放大器、滑环、固定装置、导向装置和两个盖板，两个盖板安装在车轮本体的两侧，轮辋适配器内嵌在车轮本体的内壁上且位于车轮本体的内环中部，六维力/力矩传感器的轮廓为圆盘形状，六维力/力矩传感器上加工有中心通孔，六维力/力矩传感器同轴安装在轮辋适配器上，轮毂适配器同轴安装在六维力/力矩传感器的中心通孔上，爪盘的一端设有爪盘轴，爪盘同轴固装在轮毂适配器的中心处且位于车轮本体内，爪盘轴穿过两个盖板中的一个并通过联轴器与减速器同轴连接，驱动电机与减速器连接，驱动电机、减速器和联轴器均设置在车轮本体外；

信号放大器安装在六维力/力矩传感器上，滑环转动安装在信号放大器上，滑环内设置有角度传感器，导向装置的一端固装在滑环上，导向装置的另一端通过固定装置限位，固定装置固装在两个盖板中余下的一个盖板上。

本发明与现有的星球车车轮相比具有以下有益效果：

本发明的融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮上设置有轮辋适配器、六维力/力矩传感器和轮毂适配器和信号放大器，轮辋适配器、六维力/力矩传感器和轮毂适配器和信号放大器跟随车轮本体一起转动，并且六维力/力矩传感器安装在车轮本体的内环中部，无需进行力/力矩的旋转和平移坐标变换，就可以更直接、更准确地测量车轮的受力情况，提高了测量精度；

本发明的融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮实现了力/力矩测量与车轮一体化，将传统意义上安放在车轮上方或旁侧的六维力/力矩传感器等部件安装到车轮本体内，减小了含有力学测试装置的车轮系统的安装尺寸，节约了空间，有利于星球车车轮的热防护；

本发明的六维力/力矩传感器可以安装在轮辋与轮彀中间，代替了原来车轮中部的结构，采用滑环解决了角度传感器的绕线问题，其中的绝对式角度传感器用于测量六维力/力矩传感器相对于轮轴的旋转角度；与单独安装六维力/力矩传感器的方式相比，节省了重量，有利于星球车车轮的轻量化设计。

附图说明

图1是本发明的融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮的分解立体图；图2是本发明的融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮的整体结构立体图(驱动电机10一侧)；图3是本发明的融合六维力/力矩测试功能的星球车车轮的整体结构立体图(导向装置15一侧)。

具体实施方式