[发明专利]一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构

权利要求书

1.一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构，其特征在于，包括内套筒(1)、外套筒(2)、2N组麦克纳姆轮驱动机构(3)，N为正整数；2N组麦克纳姆轮驱动机构(3)沿内套筒(1)的周向均匀分布在内套筒(1)和外套筒(2)之间；2N组麦克纳姆轮驱动机构(3)位于同一圆面上，位于同一直径两端的两个麦克纳姆轮驱动机构(3)中的麦克纳姆轮(10)旋向相同，相邻的麦克纳姆轮(10)旋向不同；当位于同一直径两端的两个麦克纳姆轮(10)转向相同且相邻的麦克纳姆轮(10)转向不同时，实现内套筒(1)沿外套筒(2)中心轴线的平移运动；当所有麦克纳姆轮(10)转向相同时，实现内套筒(1)绕外套筒(2)中心轴线旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构，其特征在于，麦克纳姆轮驱动机构包括驱动电机(4)、活动板(5)、驱动电机支架(6)、联轴器(7)、滚动轴承(8)、固定板(9)、麦克纳姆轮(10)、直线轴承(11)、导向杆(14)、预紧弹簧(15)；

固定板(9)为方形框架结构，内套筒(1)上沿周向设置若干麦克纳姆轮驱动机构安装孔，固定板(9)安装在内套筒(1)内壁上且位于麦克纳姆轮驱动机构安装孔处，固定板(9)与内套筒(1)内壁之间形成安装空间；

驱动电机(4)通过驱动电机支架(6)安装在活动板(5)上，麦克纳姆轮(10)的转动轴两端通过滚动轴承(8)和轴承座安装在活动板(5)上；驱动电机(4)输出轴通过联轴器(7)与麦克纳姆轮(10)的转动轴相连，驱动麦克纳姆轮(10)运动；各导向杆(14)通过直线轴承(11)安装在活动板(5)四角，活动板(5)通过导向杆(14)安装在固定板(9)内，活动板(5)沿导向杆(14)做直线运动；预紧弹簧(15)安装在各导向杆(14)上，位于活动板(5)底面和固定板(9)之间，麦克纳姆轮(10)从麦克纳姆轮驱动机构安装孔中伸出，预紧弹簧(15)将麦克纳姆轮(10)压在外套筒(2)的内壁上。

3.根据权利要求2所述的一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构，其特征在于，麦克纳姆轮驱动机构还包括支撑球(12)、球座(13)，滚动轴承(8)的轴承座上分别设置球座(13)，球座(13)顶端安装支撑球(12)，球座(13)从麦克纳姆轮驱动机构安装孔中伸出，预紧弹簧(15)将支撑球(12)压在外套筒(2)的内壁上。

4.根据权利要求3所述的一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构，其特征在于，内套筒(1)包括底部铝合金支撑框和上部套筒，上部套筒材料为遮光黑色聚酰亚胺材料。

5.根据权利要求4所述的一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构，其特征在于，N＝2；第一麦克纳姆轮(10-1)、第三麦克纳姆轮(10-3)为右旋，第二麦克纳姆轮(10-2)、第四麦克纳姆轮(10-4)为左旋；从Z轴正向看，当第二麦克纳姆轮(10-2)、第四麦克纳姆轮(10-4)顺时针旋转，第一麦克纳姆轮(10-1)、第三麦克纳姆轮(10-3)逆时针旋转时，内套筒(1)竖直向上运动；当第二麦克纳姆轮(10-2)、第四麦克纳姆轮(10-4)逆时针旋转，第一麦克纳姆轮(10-1)、第三麦克纳姆轮(10-3)逆时针旋转时，内套筒(1)绕轴线旋转。