[发明专利]双子星八轮月球车

说明书

技术领域

本发明涉及探月器械领域，特别是一种具备强大的驱动力、优越的越障爬坡性能、平稳运动功能及很强的通过性能的双子星八轮月球车。

背景技术

月球车（亦称“月球探测远程控制机器人”）是在月球表面行驶并对月球考察和收集分析样品的专用车辆。

为了使月球车在月面上能够顺利行驶，美国、前苏联曾发射了一系列的卫星探测，并对月面环境进行了反复的科学实验，为在探测器上携带月球车的成功打下了可靠的基础。科学家对经由月球车月面的实地考察所带回的宝贵资料进行了分析研究，大大深化了人类对月球的认识。1970年11月17日，苏联发射的 “月球”17号探测器把世界上第一台无人驾驶的月球车── “月球车”1号送上月球。此车约重1.8吨，在月面上行驶了10.5公里，考察了8万平方米的月面。此后苏联送上月球的 “月球车”2号行驶了37公里，并向地球发回了88幅月面全景图。1971年9 月30日，美国 “阿波罗”15号飞船登上月球，两名宇航员驾驶月球车行驶了27.9公里； “阿波罗”16号、17号携带的月球车，分别在月面上行驶了27公里和35公里，并利用月球车上的彩色摄像机和传输设备，向地球实时地发回宇航员在月面上活动的情景及离开月球返回环月轨道时登月舱上升级发动机喷气的景象。

目前各国相继开始增强空间技术的投资力度，努力争取在不久的未来在外太空占有自己的一席之地，美国的空间技术一直处于世界前列，2008年6月，为了尽快重返月球，美国宇航局推出了首辆月球车样品，名为“战车”(Chariot)。“战车”从开始研发到完工只花了一年时间，有12个轮子，由2个电动马达驱动，可两级变速。欧洲航天局也在不断加强对月球车研制技术的深入。

我国的嫦娥工程已经启动，月球车在空间探索中起着重要作用。国内已有近20所高校及相关科研院所对我国月球车进行了研究，有些已经取得了一定的成果，但是此前所设计的月球车基本都是在传统月球车的基础上进行了一定的改进，但并没有打破传统的设计模式，以致无法突破技术壁垒，在实际运用过程中出现很多问题。例如某月球车在陷入月球撞击坑时失去联系，导致一次探月行动的重大损失。针对以上问题，本发明提供了一种双子星八轮月球车，“双子星”车体结构及协调控制系统，在遇到障碍时可通过计算机监测并调整运行路线实现避障及相互救助。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前月球车存在的问题，提供一种双子星八轮月球车，打破了传统汽车和越野车的设计模式，针对月球表面复杂环境而设计各种独特机构和控制系统，具备强大的驱动力、优越的越障爬坡性能、平稳运动功能及很强的通过性能。

本发明所采用的技术方案是：一种双子星八轮月球车，包括“双子星”车体结构及协调控制系统、驱动系统、转向系统、八轮臂协调垂直伸缩运动系统、摄像与红外温湿度探测系统、远程监控及控制系统、混合能源供给系统。“双子星”车体结构及协调控制系统包括车体、球铰链、轴承、液压连杆；驱动系统包括驱动电机、车轮、主动齿轮、从动齿轮、车轮支架、支轴；八轮臂协调垂直伸缩运动系统包括连接架和液压缸；远程监控及控制系统包括传感器部分、双车体、操作控制台；摄像与红外温湿度探测系统包括两个CMU 2+摄像头、视觉传感器、温湿度传感器、温湿度探头、遥控接收收器、发射器、驱动电路；混合能源供给系统包括太阳能电池板和充放电锂电池。

机器人采用双车体结构，车体主要用于固定其他系统，球铰链通过轴承安装在车体上，液压连杆通过连接杆固定在球铰链的末端，两个液压连杆通过中间的连接块将两个车体连接在一起。两节车体可以在一定空间范围内自由运动，实时调整相对位置，在遇到障碍时通过将传感器所获得信息经无线传输至主控PC机，主控PC机使用图像识别和分析技术获得对象物体的形状和位置信息，在人工指明目标物后，主控PC机经人工智能（模式识别、路径规划、轨迹避碰等）计算;将控制指令通过无线传输给车体嵌入式控制计算机，自动控制车体运动，可实施相互救助。另外，可以根据实验的需要增加相应的车厢，犹如火车的车厢挂接，由于每节车厢的驱动系统是相对独立的单元，即使其中某个车厢动力发生问题，也不会影响整个车体的正常运行。

八轮臂协调垂直伸缩液压缸通过安装架固定在车体上，通过轮臂自动伸缩调节车体高度，达到了间接调节底盘的目的，在一定范围内可保持车体的水平，实现减震功能；该系统亦能保证每个轮子在凸起或凹陷的环境条件下做仿形运动，实现了主动控制，提高了车对月面的适应性能，即整车通过性能。