[发明专利]月面巡视探测器机电控一体化轮

权利要求书

1.月面巡视探测器机电控一体化轮，包括机械传动单元，其特征在于：还包括驱动控制单元和热控单元，其中：

驱动控制单元，接收上位机的控制指令，进入主动运行模式，从机械传动单元获取转速、力矩和温度信息，并根据所述转速、力矩和温度信息，结合换相逻辑和经典PID控制，给出控制信号并驱动机械传动单元按照上位机的指令运行；当本发明的一体化轮需紧急制动或出现故障时，控制机械传动单元停止工作；当所述故障无法排除时，控制故障轮从主动运行模式转为被动运行模式；

热控单元，将机械传动单元和驱动控制单元工作时产生的热量向外界辐射；同时，根据外界环境的温度决定是否对机械传动单元和驱动控制单元进行加热；当环境温度低于设定温度时，对机械传动单元和驱动控制单元进行加热；当环境温度高于设定温度时则停止加热。

2.根据权利要求1所述的月面巡视探测器机电控一体化轮，其特征在于：所述的机械传动单元包含电机、制动器、减速器、分离机构、轴承、端盖内密封和轮毂，其中：

电机，按照驱动控制单元给出的驱动信号运行，控制减速器的转速，同时将自身的转速、力矩和温度信息传给驱动控制单元；当本发明的一体化轮需紧急制动或出现故障时，受制动器的控制停止运行；

制动器，当本发明的一体化轮需紧急制动或出现故障时，接收驱动控制单元的操作指令，控制电机停止运行并在电机停运期间保持本发明一体化轮的位置不变；

减速器，根据电机的运行状况驱动轴承的运转；当本发明的一体化轮发生故障且已无法排除时，受分离机构的控制阻断传动；

分离机构，当本发明的一体化轮发生故障且已无法排除时，接收驱动控制单元的操作指令，控制减速器阻断传动，使故障轮进入被动运行模式。

3.根据权利要求1或2所述的月面巡视探测器机电控一体化轮，其特征在于：所述的驱动控制单元包含控制器、传感器、功率驱动电路和供配电电路，其中：

控制器，接收上位机的控制指令，进入主动运行模式，从传感器获取转速、力矩和温度信息，根据所述转速、力矩和温度信息，结合换相逻辑和经典PID控制，给出控制信号并传给功率驱动电路；当本发明的一体化轮需紧急制动或出现故障时，强制机械传动单元中的制动器抱闸，使电机停止运行；当所述故障无法排除时，操作机械传动单元中的分离机构阻断传动，使故障轮进入被动运行模式；

传感器，包括位置传感器、电流传感器和温度传感器，从机械传动单元中的电机分别获取转速、力矩和温度信息并传给控制器；

功率驱动电路，从控制器接收控制信号，并根据所述控制信号对机械传动单元中电机的供电电源进行斩波和相位分配，从而驱动电机按照上位机的指令运行；

供配电电路，从上位机获得一次母线供电，并利用DC/DC变换出所需二次电源，供给驱动控制单元的各部件使用。

4.根据权利要求3所述的月面巡视探测器机电控一体化轮，其特征在于：所述的控制器在进入主动运行模式之前，还可进行工作模式的切换，选择进入休眠模式、低功耗待机模式、被动运行模式和安全模式，其中：

休眠模式，在进入月夜期，为节约电量时采用，该模式下，控制器关闭电源输入，所有部件断电，制动器在断电状态下保持输出轴承当前的转角位置；

低功耗待机模式，在进行月球表面勘查任务，仅需要位置保持而不必运动时采用，该模式下，控制器切断包括电机、各传感器、制动器和功率驱动电路在内的外围电源，控制器及未断电部件保持运行；

被动运行模式，在本发明的一体化轮长时间未向上位机反馈信息或确定故障且已无法排除时采用，该模式下，控制器操作分离机构使传动分离，故障轮无扭矩输出而进入被动运行，同时控制器切断工作电源；

安全模式，在本发明的一体化轮发生故障，且故障属于可自动恢复类型时采用，该模式下，控制器首先切断工作电源，然后判断故障类型，当故障为可自动恢复类型时，控制器重新接入工作电源工作。

5.根据权利要求1所述的月面巡视探测器机电控一体化轮，其特征在于：所述的热控单元包含RHU加热单元和表面散热片，均贴装在轮毂表面；表面散热片将机械传动单元和驱动控制单元工作时产生的热量向外界辐射；RHU加热单元根据外界环境的温度决定是否对机械传动单元和驱动控制单元进行加热；当环境温度低于设定温度时，RHU加热单元对机械传动单元和驱动控制单元进行加热；当环境温度高于设定温度时则停止加热。

6.根据权利要求1所述的月面巡视探测器机电控一体化轮，其特征在于：所述驱动控制单元通过接口与上位机联系，接口由电连接器和法兰盘组成；电连接器从上位机获取电源并向驱动控制单元中的供配电电路供电，从上位机接收控制指令并传给驱动控制单元中的控制器，同时从控制器接收本发明一体化轮的运行速度、码盘计数值、健康状况以及工作模式的信息并传给上位机；法兰盘用于将本发明的一体化轮固定于月面巡视探测器。