[发明专利]一种基于电磁阻尼的腿式小行星表面着陆缓冲装置

说明书

本发明提出了一种基于电磁阻尼的腿式小行星表面着陆缓冲装置，属于深空探测技术领域，特别是涉及一种基于电磁阻尼的腿式小行星表面着陆缓冲装置。解决了探测器如何在情况复杂的小行星表面安全着陆的问题。它包括直伸式着陆腿、伺服电机控制器和小行星探测器主体外壳。它主要用于小行星探测器的着陆缓冲。

技术领域

本发明属于深空探测技术领域，特别是涉及一种基于电磁阻尼的腿式小行星表面着陆缓冲装置。

背景技术

随着深空探测技术的发展，小行星探测已成为当前地外天体探测的热点。探测器在小行星表面的安全着陆，即探测器在星表稳定姿态并停留一段时间，是实施包括对小行星物质采样返回在内的多项科学探测任务的重要基础。

目前，世界各国对探测器在小行星表面软着陆的实施方式多为“一触即走”的方式，如日本的隼鸟号探测器与与美国的欧西里斯号探测器，此种方式中探测器在小行星表面进行短暂接触仅停留几秒钟，并未实现真正意义上的着陆，难以实现具有较大科研价值的为附着和采样返回。如何让探测器在微重力环境下快速稳定，并在情况复杂的小行星表面安全着陆成为了各国在深空探测领域的共同难题，我国至今未曾开展过探测器在小行星表面着陆的科学任务，同时对于此项技术的研究也几乎属于空白。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种基于电磁阻尼的腿式小行星表面着陆缓冲装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于电磁阻尼的腿式小行星表面着陆缓冲装置，它包括直伸式着陆腿、伺服电机控制器和小行星探测器主体外壳，所述直伸式着陆腿包括上腿杆、电磁阻尼单元、下腿杆、足垫和压力传感器，所述上腿杆为空心结构，所述下腿杆同轴安装在上腿杆内部，所述上腿杆与下腿杆沿公共轴线进行相对滑动，所述足垫与腿杆底端相连，所述足垫底面设置有压力传感器，所述电磁阻尼单元包括阻尼电机、减速器、减速器安装架和联动机构，所述阻尼电机与减速器同轴安装，所述减速器通过减速器安装架固定安装在上腿杆外壁上，所述联动机构与减速器输出轴、上腿杆和下腿杆分别连接，所述直伸式着陆腿数量为3个，沿小行星探测器主体外壳底面圆周方向均匀布置，并通过上腿杆与小行星探测器主体外壳底面固定连接，所述压力传感器和阻尼电机分别通过线路与伺服电机控制器通讯连接。

更进一步的，所述上腿杆外壁上设有贯穿至内壁的槽孔。

更进一步的，所述减速器通过减速器安装架固定安装在上腿杆外壁槽孔上端，所述减速器输出轴与上腿杆中心轴垂直。

更进一步的，所述联动机构包括传动绳索、从带轮安装架、从带轮、绳索夹具和主带轮，所述主带轮固定安装在减速器的输出轴上，所述从带轮通过从带轮安装架固定安装在上腿杆外壁槽孔下端，所述从带轮中性面与主带轮中性面共面，所述传动绳索分别缠绕在主带轮和从带轮上，所述绳索夹具下端穿过上腿杆的孔槽与下腿杆外壁固定连接，所述绳索夹具上端与传动绳索相连。

更进一步的，所述直伸式着陆腿还包括外摩擦层和内摩擦层，所述外摩擦层固定安装在下腿杆外壁上，所述内摩擦层固定安装在上腿杆内壁上，所述外摩擦层与内摩擦层接触。

更进一步的，所述上腿杆和下腿杆均为圆筒状结构。

更进一步的，所述压力传感器为薄膜式压力传感器。

更进一步的，所述伺服电机控制器固定于小行星探测器主体外壳内部。

更进一步的，所述足垫通过球角副与腿杆底端相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单组成部件少，对于深空探测领域来说对结构的简化是增加装置可靠性的关键。本发明基于电磁阻尼吸能原理，缓冲吸能效率高、对小行星表面不确知地形地质环境的适应性强、缓冲过程可智能控制，能可靠地实现探测器在小行星微重力环境下的快速稳定，同时通过三条着陆腿与小行星表面进行三点接触，对星表不确知地形地质环境的适应性强。本发明用于吸收着陆冲击能量的阻尼电机可复位，因此该着陆缓冲装置可多次重复使用。