[发明专利]用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器

权利要求书

1.一种用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器，其特征在于，包括：主结构箱体以及分布在其四个侧面的四套多模式腿机构，其中：多模式腿机构包括：一条多模式主链和两条多模式辅链；

所述的外星逆境调姿着陆巡视是指：调姿模式、着陆模式、巡视模式，通过多模式之间组合切换进一步实现折叠展开、自主调姿、着陆缓冲、巡视行走、地形适应、姿态调整，具体为：在调姿模式下，为了匹配外星地表的复杂几何形貌，需要改变足垫位形以匹配最佳足端触地点，此时多模式主链锁死不动，多模式主链中的主传动连杆在调姿模式下固定不动，多模式辅链以在辅电机的驱动下绕着定子轴线受控旋转，故多模式辅链的辅操纵杆始终贴着主结构箱体侧壁受控运动从而保证腿机构的桁架属性不变性和着陆稳定性；在着陆模式下，多模式主链和辅链均锁死不动，多模式主链和多模式辅链中的活塞杆作用于缓冲缸中的缓冲材料以吸收冲击能量，从而腿机构具备桁架属性和稳定可靠的着陆位形；在巡视模式下，腿机构在动力源的驱动下进行受控运动，多模式主链中的主传动连杆在巡视模式下受控运动，多模式主链和多模式辅链中的活塞杆作用于缓冲缸中的缓冲材料以吸收冲击能量，从而使该探测器进行四足机器人化行走探测；

所述的多模式辅链包括：辅电机、辅电机安装法兰、辅电机输出摆杆、辅传动连杆、辅活塞杆、辅外套筒缓冲缸、辅操纵杆和可变转动轴线三模式自重构关节，其中：辅电机外壳通过安装法兰与主结构箱体固定相连且其转轴与辅电机输出摆杆固定相连，辅传动连杆的两端分别通过两个球铰与辅电机输出摆杆和辅操纵杆的中间部分相连，辅操纵杆的一端通过转动铰链与可变转动轴线三模式自重构关节相连，另一端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，可变转动轴线三模式自重构关节在调姿模式下，仅实现转子相对定子转动；在着陆模式下，该关节完全刚化、固定不动；在巡视模式下，该关节中仅实现辅操纵杆绕根部转轴旋转。

2.根据权利要求1所述的用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器，其特征是，所述的多模式主链包括：主安装座、主电机安装法兰、丝杠螺母组件、主传动连杆、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转动铰链分别与主电机安装法兰和主传动连杆中间部分相连，丝杠螺母组件与主安装座固定相连且其丝母通过转动铰链与主传动连杆的一端相连，主传动连杆的另一端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固定相连，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链相连，足踝与主活塞杆固定相连且通过球铰与足垫相连。

3.根据权利要求1所述的用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器，其特征是，所述的可变转动轴线三模式自重构关节包括：定子、转子、离合电机、离合联动轮、离合连杆、六个离合柱塞、丝杠电机、复合丝母滑块、滑轨、抱爪推杆和抱爪，其中：定子与主结构箱体固定相连，转子与定子同轴设置并相对定子转动，离合电机的外壳与转子的端部固定相连且其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六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，丝杠电机的外壳与转子的端部固定相连，复合丝母滑块中内置螺纹与丝杠配合传动且其上有两处滑槽以在滑轨上导向并往复滑动，滑轨的两端均与转子固定相连，复合丝母滑块的两侧各通过一个转动铰链与抱爪推杆相连，抱爪推杆的另一端通过转动铰链与抱爪相连，抱爪的中间部分通过转动铰链与转子相连；在调姿模式下，抱爪牢牢抱住辅操纵杆，离合柱塞脱离定子，从而在辅电机的驱动下可以使转子相对定子受控转动一定角度且停止转动后离合柱塞插入定子从而使转子与定子固定不动；在着陆模式下，抱爪牢牢抱住辅操纵杆，离合柱塞插入定子并且转子与定子固定不动；在巡视模式下，离合柱塞继续保持插入定子并且转子与定子固定不动，抱爪完全打开，从而在辅电机的驱动下可以使辅操纵杆绕根部转轴受控旋转。

4.根据权利要求3所述的用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器，其特征是，所述的伸缩运动是指：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动；当离合柱塞缩回至一定程度时，柱塞脱离定子，此时转子可以相对定子转动。

5.根据权利要求3所述的用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器，其特征是，所述的滑轨、抱爪推杆、抱爪采用成对对称布置，当复合丝母滑块运动到一极限位置时，恰好贴着丝杠电机固定侧的转子端壁，抱爪处于死点状态且辅操纵杆被抱爪牢牢抱住无法脱离；当复合丝母滑块运动到另一极限位置时，该滑块恰好贴着另一侧转子端壁，抱爪完全打开，辅操纵杆可以绕着根部的转动铰链定轴旋转。