[发明专利]外星复杂环境自主调姿着陆巡视发射一体化探测器

说明书

一种外星复杂环境自主调姿着陆巡视发射一体化探测器，包括：主结构箱体和分别设置于其四个侧面的多模式腿机构，每个多模式腿机构包括一条多模式主链和两条多模式辅链，主结构箱体上设有控制器、双轴倾角传感器、位置传感器和视觉传感器；本发明基于倒三角架腿型并进一步将其拓展为具有四种作业模式的机器人腿型或新型探测器腿型。且通过合理化的机构和结构优化设计，整体结构简约可靠，在同时集成多种模式下避免了复杂多环路机构带来的低刚度、低承载性缺点。

技术领域

本发明涉及的是一种空间探测器领域的技术，具体是一种外星复杂环境自主调姿着陆巡视发射一体化探测器。

背景技术

外星着陆、巡视探测、采样返回是认知星球起源和演化的重要技术手段。目前的探测方式一般采用着陆器搭载巡视器和上升器，着陆器负责在外星表面安全着陆，巡视器负责进行外星表面巡视探测、钻探和采样，上升器负责携带巡视器采集的样品在着陆器上发射并与在轨卫星对接进而将样品转运到地球。然而，该系统主要存在以下问题：1)现有着陆器为桁架结构，着陆前足端触地点相对机身的位置无法改变，因此要求安全着陆选址必须为外星平原地带坡度小、表面平坦光整区域，无法抵达人类尚未探索的复杂恶劣环境；2)着陆器与巡视器两器分离，因此机械和电子硬件系统冗余度高、发射质量大、体积大、成本高，且两器间的协同配合又给通讯控制带来难题；3)着陆后的着陆器不具备姿态调整能力，因此无法实现上升器以最佳发射角度在着陆器上发射返回。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种外星复杂环境自主调姿着陆巡视发射一体化探测器，针对外星复杂环境探测，集成着陆器与巡视器的功能，同时能够搭载上升器并用作其发射返回支架。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种外星复杂环境自主调姿着陆巡视发射一体化探测器，包括：主结构箱体和分别设置于其四个侧面的多模式腿机构，每个多模式腿机构包括一条多模式主链和两条多模式辅链，主结构箱体上设有控制器、双轴倾角传感器、位置传感器和视觉传感器。

所述的多模式是指：调姿模式、着陆模式、巡视模式和/或发射模式，通过主结构箱体上的控制器根据传感信息和控制指令在不同模式及其互相间的切换实现折叠展开、自主调姿、着陆缓冲、巡视行走、地形适应、姿态调整、发射返回。

所述的多模式主链包括：主安装座、主电机安装法兰、丝杠螺母组件、主传动连杆、主缓冲器外套筒、主缓冲器活塞杆、动平台、足踝、足垫，其中：主安装座与主结构箱体相连且通过转动铰链分别与主电机安装法兰和主传动连杆中间部分相连，丝杠螺母组件与主安装座相连且其丝母通过转动铰链与主传动连杆的一端相连，主传动连杆的另一端通过虎克铰与主缓冲器外套筒相连，主缓冲器外套筒与主活塞杆之间内置缓冲吸能材料，主活塞杆的另一端与动平台固定相连，动平台进一步通过两个球铰分别与两个辅链相连，足踝与动平台相连且通过球铰与足垫相连。

所述的主传动连杆在调姿模式下相对主安装座固定不动，在巡视模式下受控运动，在发射模式下实现固定不动或者受控运动。

所述的多模式辅链包括：辅电机、辅电机安装法兰、齿啮式离合器定子、齿啮式离合器转子、回转轴盘、辅操纵杆、辅缓冲器外套筒、辅缓冲器活塞杆，其中：辅电机安装法兰分别与辅电机外壳和主结构箱体侧板固定相连，齿啮式离合器定子与主结构箱体侧板固定相连且与转子之间通过齿啮式配合或者脱离，齿啮式离合器转子与回转轴盘固定相连，辅操纵杆与回转轴盘固定相连且通过虎克铰与辅缓冲器外套筒相连，辅缓冲器外套筒中内置缓冲吸能材料，辅活塞杆在着陆缓冲时相对辅缓冲器外套筒伸缩且其一端通过球铰与动平台相连。

所述的辅电机、辅电机安装法兰、齿啮式离合器定子、齿啮式离合器转子、回转轴盘依次同轴相连。