[发明专利]基于变刚度缓冲器的仿猫构型月球着陆器及其着陆方法

权利要求书

1.一种基于变刚度缓冲器的仿猫构型月球着陆器，其特征在于：包括着陆器机体以及连接在着陆器机体上的一对前腿和一对后腿；

所述前腿包括肩胛骨仿猫腿结构、肱骨仿猫腿结构、桡骨仿猫腿结构、变刚度缓冲器，其中，着陆机体与肩胛骨仿猫腿结构之间通过销轴进行铰接，肩胛骨仿猫腿结构与肱骨仿猫腿结构通过销轴进行铰接；肩胛骨仿猫腿结构上设有第二限位孔，肩胛骨仿猫腿结构上的第二限位孔分别铰接有变刚度缓冲器FS和变刚度缓冲器FD，变刚度缓冲器FS和变刚度缓冲器FD分别置与肱骨仿猫腿结构的俩侧，变刚度缓冲器FS与桡骨仿猫腿结构通过销轴进行铰接，桡骨仿猫腿结构上存在第二限位孔与肱骨仿猫腿结构及变刚度缓冲器FD通过销轴进行铰接；

所述后腿包括股骨仿猫腿结构、胫骨仿猫腿结构、跖骨仿猫腿结构、变刚度缓冲器，其中，着陆机体与股骨仿猫腿结构之间通过销轴进行铰接，股骨仿猫腿结构与胫骨仿猫腿结构通过销轴进行铰接，股骨仿猫腿结构上设有第二限位孔，股骨仿猫腿结构上的第二限位孔分别铰接有变刚度缓冲器HS和变刚度缓冲器HD，变刚度缓冲器HS和变刚度缓冲器HD分别置与胫骨仿猫腿结构的俩侧，变刚度缓冲器HS与跖骨仿猫腿结构通过销轴进行铰接，跖骨仿猫腿结构上存在第二限位孔与胫骨仿猫腿结构及变刚度缓冲器HD通过销轴进行铰接。

2.根据权利要求1所述的基于变刚度缓冲器的仿猫构型月球着陆器，其特征在于：所述变刚度缓冲器为磁流变液缓冲器。

3.根据权利要求1所述的基于变刚度缓冲器的仿猫构型月球着陆器，其特征在于：所述桡骨仿猫腿结构和跖骨仿猫腿结构底部分别铰接有仿猫足垫，铰接处设有扭簧。

4.根据权利要求1所述的基于变刚度缓冲器的仿猫构型月球着陆器，其特征在于：所述的着陆器机体安装有加速度传感器、用于测量俯仰角的角度传感器和用于测量滚转角的角度传感器。

5.根据权利要求1所述的基于变刚度缓冲器的仿猫构型月球着陆器，其特征在于：所述的肩胛骨仿猫腿结构、肱骨仿猫腿结构、桡骨仿猫腿结构之间的长度比为571:912:852，所述股骨仿猫腿结构、胫骨仿猫腿结构、跖骨仿猫腿结构之间的长度比为892:912:562。

6.一种基于变刚度缓冲器的仿猫构型月球着陆器的着陆方法，其特征在于：着陆器着陆时，前腿的的足垫首先触地，通过传感器获得着陆器加速度、加速度变化量、俯仰角、滚转角，对分布于前后腿的八个变刚度缓冲器进行缓冲力控制，根据不同着陆姿态来调整前后着陆腿上的变刚度缓冲器的阻尼力，实现最优着陆姿态，着陆完成后通过变刚度缓冲器实现着陆腿状态的复位。

7.根据权利要求6所述的基于变刚度缓冲器的仿猫构型月球着陆器的着陆方法，其特征在于具体包括以下步骤：

1）着陆器着陆时，前腿的的足垫首先触地，变刚度缓冲器由于磁流变液粘性力的作用，提供阻尼力，对活塞、活塞杆进行减速，改变着陆器的俯仰角；

2）随着活塞杆逐渐深入到主缸中，缸体内体积减小，此时磁流变液推动气阀压缩氮气补偿气室内的氮气，提供体积补偿，同时，补偿气室中气体对气阀施加压力，提供一部分阻尼力，对活塞、活塞杆进行减速；

3）通过对机体测得的加速度、加速度变化量、俯仰角、滚转角控制四条着陆腿上的八个变刚度缓冲器中的线圈上的电压，进而控制磁流变液的屈服应力、各着陆腿的阻尼力，通过控制调各着陆腿的阻尼力，调整着陆器姿态，减小着陆器过载，避免着陆器在着陆过程中发生倾倒；

4）着陆完成后，各着陆腿线圈停止施加电压，氮气补偿气室中的氮气由于受到压缩，其压强大于初始压强，在氮气压力的作用下，气阀带动磁流变液推动活塞、活塞杆伸出主缸，实现着陆腿状态的复位。