[发明专利]具备自主调节足端触地点的外星逆境着陆器

说明书

一种具备自主调节足端触地点的外星逆境着陆器，包括：主结构箱体和设置于其四个侧面的自适应着陆腿机构，每个着陆腿机构包括：一条主支链、两条辅支链以及与之对应的调节锁定关节，在调节足端触地点阶段，调节锁定关节仅驱动两条辅支链运动且主支链不被驱动，并在调节过程中腿机构实时保持固定桁架结构属性；在着陆缓冲阶段，调节锁定关节固定不形变，主支链通过变形实现缓冲吸能。本发明创新设计出基于调节锁定关节的新型着陆腿机构，它使得在调节足端触地点的过程中缓冲支链的虎克铰始终贴在主结构箱体的侧壁上，从而保证调节过程的实时可动桁架属性。并且当调节锁定关节时锁死时，着陆腿再次转变为固定桁架结构属性。

技术领域

本发明涉及的是一种空间探测器领域的技术，具体是一种具备自主调节足端触地点的外星逆境着陆器。

背景技术

外星表面着陆探测是认知星球演化和地表构成的重要技术手段。现有的腿式着陆技术在进入段后使腿机构展开锁定，着陆器整体变为桁架结构，从而单腿位形无法改变，即足端触地点相对机身的位置固定。因此，现有着陆方案严格限制着陆点选址以保证安全可靠，要求必须着陆于外星平原地带等坡度小、表面平坦光整区域，如月球着陆器的着陆点分布在月海和撞击坑外侧，火星着陆器的着陆点分布在火星表面的岩浆平原和风积沙丘。

外星逆境地形地貌(如山脉、峡谷、丘陵、凹坑、石砾、沟壑等)往往更容易留存有大量星球演化的原始信息，对于分析地质变迁和资源分布更具意义。目前，人类软着陆探测器尚无法安全抵达外星逆境，亟需切实可靠的新型着陆探测方案。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种具备自主调节足端触地点的外星逆境着陆器，能够在悬停段检测外星逆境的地形地貌特征并自主调节足端触地点相对机身的位置以匹配着陆地表区域的几何形貌，从而满足着陆缓冲阶段关于机身倾角、足垫位置分布、着陆稳定性等综合要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种具备自主调节足端触地点的外星逆境着陆器，包括：主结构箱体和设置于其四个侧面的自适应着陆腿机构，每个着陆腿机构包括：一条主支链、两条辅支链以及与之对应的调节锁定关节，在调节足端触地点阶段，调节锁定关节仅驱动两条辅支链运动且主支链不被驱动，并在调节过程中腿机构实时保持固定桁架结构属性；在着陆缓冲阶段，调节锁定关节固定不形变，主支链通过变形实现缓冲吸能。

所述的主支链包括：主安装座、主外套筒缓冲缸、多头异形法兰、主活塞杆、足踝和足垫，其中：主安装座与主结构箱体固定相连且通过虎克铰与主外套筒缓冲缸相连，主外套筒缓冲缸中内置缓冲吸能材料，多头异形法兰的一端与主外套筒缓冲缸相连，中间为空筒状结构可使主活塞杆缓冲伸缩，多头异形法兰进一步通过两个球铰分别与两个辅支链相连，足踝与主活塞杆相连且通过球铰与足垫相连。

所述的辅支链包括：辅活塞杆、辅外套筒缓冲缸和辅操纵杆，其中：辅操纵杆与调节锁定关节固定连接，且辅操纵杆通过虎克铰与辅外套筒缓冲缸相连，辅外套筒缓冲缸中内置缓冲吸能材料，辅活塞杆在着陆缓冲时相对辅外套筒缓冲缸伸缩且其一端通过球铰与多头异形法兰相连。

所述的调节锁定关节包括：关节定子、关节转子、第一传动齿轮、离合电机、调节电机、第二传动齿轮、离合联动轮、离合连杆和离合柱塞，其中：关节定子与主结构箱体固定相连，转子与定子同轴设置并可以相对定子转动，离合电机和第一传动齿轮以及关节转子三者相互固定连接，调节电机与关节定子固定相连，第二传动齿轮安装固定在调节电机的输出轴上且与第一传动齿轮相啮合以驱动转子，离合电机的输出轴与离合联动轮固定相连，离合联动轮通过转动铰链分别与八个离合连杆连接且每个离合连杆通过转动铰链与离合柱塞相连，离合柱塞活动设置于转子侧壁上以实现伸缩运动。

所述的伸缩运动是指：在离合电机的驱动下，当离合柱塞伸出到极限位置时柱塞端部位于定子内部且处于死点状态，转子相对定子固定不形变；当离合柱塞缩回时，柱塞脱离定子，此时转子相对定子转动。

技术效果