[发明专利]用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器

说明书

一种用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器，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；本发明利用可重构原理设计出了融合调姿模式、着陆模式、巡视模式的多模式一体化腿型。在调姿模式能够根据外星复杂地表的几何形貌自主匹配足端触地点，然后平稳可靠地着陆，最终进行巡视探测。

技术领域

本发明涉及的是一种空间探测器领域的技术，是指一种用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器。

背景技术

外星表面着陆以及区域移动巡视，是认知星球演化和地表构成的重要技术手段。现有技术为了实现外星表面着陆与移动式探测，有采用着陆器搭载巡视器，两者协同合作，如我国嫦娥探月工程和天问探火工程。或采用着陆巡视一体化机器人或可移动式着陆器。但上述现有技术的缺点包括组成复杂、冗余度高、发射质量大、成本高。且外星表面环境复杂，两器之间限于信号传输条件导致探测范围有限；连杆数量多、腿端工作空间小、刚度和可靠性低等问题。

更重要的是，上述两种方案仅具备着陆缓冲和巡视行走功能且仅能在外星平原地带等坡度小、表面平坦光整区域着陆巡视，极大地限制了探测区域范围。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器。利用可重构原理设计出了融合调姿模式、着陆模式、巡视模式的多模式一体化腿型。在调姿模式能够根据外星复杂地表的几何形貌自主匹配足端触地点，在着陆模式能够确保平稳可靠的缓冲位形，在巡视模式能够进行四足式行走探测。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于外星逆境调姿着陆巡视的多模式探测器，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，从而使该探测器进行四足机器人化行走探测。

所述的缓冲材料采用但不限于铝蜂窝、金属泡沫、气液、电液材料、磁流变材料等。

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。