[发明专利]风力驱动的雪橇式极地漫游车

说明书

技术领域

本发明涉及一种极地行走机器人系统，特别是涉及一种极地漫游车，应用于极地科考、探测和作业技术领域。

背景技术

南极因其独特的地理环境、丰富的淡水资源和矿产资源，具有很高的科学、经济、战略和政治价值，使其成为各国关注的焦点。但是南极具有复杂的环境，科考作业具有高成本、高危险性和地域局限性的缺点，同时技术装备手段相对匮乏。目前应用于极地的机器人的共同点主要还是依靠蓄电池作为提供主动动力的能源的轮式或履带式漫游车，没有充分利用太阳能和风能等极地可再生能源。由于能源供给不足或者雪地适应性的限制，目前极地机器人很难满足长时间长航程的极地探测任务。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种风力驱动的雪橇式极地漫游车，利用风能驱动漫游车运动，具有可控风力驱动和抗倾覆的特点，漫游车侧翻能自动复位行走功能，不影响移动效果，适合极地地区恶劣的科考环境，能有效保证探测任务的完成。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种风力驱动的雪橇式极地漫游车，主要由车身、雪橇、风力驱动装置和控制传动装置组成，雪橇通过支腿与车身固定连接，并形成支架系统，使雪橇支撑车身进行滑动式漫游，风力驱动装置利用风能生成推动力，控制传动装置牵引风力驱动装置，使雪橇定向移动，具体为：车身的中轴线与雪橇的滑板延伸方向平行，在车身的四周一共设置四个雪橇，四个雪橇相对于车身的中轴线对称设置，即任意相邻的两个雪橇形成支撑车身的一套漫游滑板机构，当漫游车发生侧翻时，另外相邻的两个雪橇又形成了另一套漫游滑板机构，使在车身四周一共形成四套漫游滑板机构，使漫游车在发生任意侧翻时，皆有一套行走机构支撑车身进行漫游，形成自复位系统；风力驱动装置由风帆和风帆轴构成，风帆轴与雪橇的滑板延伸方向垂直设置，风帆固定安装在风帆轴上；控制传动装置包括控制器、电机组件和传动机构，电机组件包括电机及电机驱动控制系统，控制器通过控制电机驱动控制系统驱动电机的启停和转速，电机的电主轴通过传动机构，进而牵引风帆轴进行转动，从而调整风帆的迎风方位角，使漫游车实现转向和前进。

作为本发明优选的技术方案，车身与四个雪橇通过四个支腿的固定连接，围绕车身不相邻的两个雪橇分别与同一个支腿的两端固定连接，围绕车身相邻的两个雪橇分别与不同支腿的端部固定连接，车身与支腿的中部固定连接，其中有两个支腿以90°夹角的空间交叉方式设置于靠近雪橇的前端，另外两个支腿也以90°夹角的空间交叉方式设置于靠近雪橇的后端，支撑相同的雪橇的两个支腿除了同时与车身的前后部分固定连接外，还连接两个横梁，风帆设置在两个横梁之间，风帆轴的两端分别与两个横梁中部转动连接，传动机构牵引风帆轴的一端转动，从而调整风帆的迎风方位角。

作为本发明进一步优选的技术方案，围绕车身设置四个风帆、四个风帆轴和四个横梁，风帆分别位于车身的上方、下方、左侧和右侧，围绕车身相邻的两个横梁分别与同一个风帆轴的两端转动连接，在漫游车的前进方向上，控制器通过向电机驱动控制系统发出运动指令信号，进行风帆的偏转角调节，来控制漫游车的运动，当位于车身的左侧和右侧的两个风帆皆垂直于车身轴线，漫游车向前运动，当位于车身的左侧和右侧的两个风帆从垂直于车身轴线方向分别向左或向右偏转时，漫游车可以进行向左或向右转向，当位于车身的左侧和右侧的两个风帆同时朝里或朝外偏转相同的角度时，可控制漫游车前进的速度大小，当位于车身的上方和下方的两个风帆的后半部分微微上翘时，漫游车的对地正压力减小，当位于车身的上方和下方的两个风帆的前半部分微微上翘时，漫游车的对地正压力增加，当漫游车发生翻转时，控制器向电机驱动控制系统发出的复位指令信号，传动机构使风帆回到初始状态，即风帆面与车身轴线平行。

作为上述技术方案的改进，由套筒和套筒盖组成设备箱，设备箱通过固定安装在横梁上，电机组件和传动机构皆通过固定底座安装在设备箱内，传动机构由相互啮合的蜗轮和蜗杆构成，蜗轮固定连接在风帆轴的被传动端，形成驱动风帆轴转动的从动件，电机的电主轴与减速器的输入轴同轴固定连接，减速器的输出轴与的蜗杆的动力输入端通过联轴器同轴固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，传动机构的风帆轴的两端分别通过轴端轴承套件与横梁转动连接。

作为上述技术方案的更进一步改进，轴端轴承套件由角接触球轴承和轴承支座构成，形成横梁和风帆轴之间的转动连接副。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：