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原文传递一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车

专利名称：	一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车
摘要：	本发明公开了一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车，该机器人主要分为四部分，筑造原料采集系统、墙体成型系统、底盘驱动系统和样本采集系统。对于月面巡视勘察与取样返回的实施，搭建月球营地是其关键组成部分之一。此款月球营地服务机器人旨在帮助宇航员搭建、维护和保养月球营地，并协助宇航员日常生活工作，由此辅助月球探测第二阶段的实施。在搭建月球营地时，可以实现将月球土壤从采集到筑成月球营地墙体的一系列过程；在协助宇航员日常工作方面，可以实现对月球岩石样本的采集分类工作。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京工业大学
发明人：	王建华;高孟玄;罗明睿;沈靖瑄;吴桐;张彩霞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910391153.6
公开号：	CN110104212A
代理机构：	北京思海天达知识产权代理有限公司
代理人：	沈波
分类号：	B64G1/16(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	100124 北京市朝阳区平乐园100号
主权项：	1.一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车，其特征在于：该机器人为一辆四足地外车，主要由四个系统构成；四个系统分别为：筑造原料采集系统(37)、墙体成型系统(38)、底盘驱动系统(39)和样本采集系统(40)；在上述四个系统的协同作用下，机器人能够实现从采集月球土壤到筑成月球营地墙体的一系列过程；其中，筑造原料采集系统(37)安装在底盘(10)的一端，即为四足地外车的车体头部、墙体成型系统(38)安装在底盘(10)的中间位置、底盘驱动系统(39)位于底盘(10)的下部；样本采集系统(40)为固连在底盘(10)车尾处的一系列装置，同时在宇航员的日常工作中，实现对月球岩石样本的采集分类工作；筑造原料采集系统(37)由原料采集系统驱动电机(2)、原料采集系统V型皮带(3)、传动花键轴(4)、原料采集系统外壳(5)、原料采集系统防漏环(6)、原料采集系统原料输送带(7)、液压缸(8)和挖掘铲轮(9)组成；筑造原料采集系统(37)用于采集月球表面的月岩，将月岩传送给墙体成型系统(38)；筑造原料采集系统(37)的动力来源为原料采集系统驱动电机(2)与液压缸(8)；原料采集系统驱动电机(2)固连在原料采集系统外壳(5)上，原料采集系统V型皮带(3)一端绕在原料采集系统驱动电机(2)上，另一端绕在传动花键轴(4)上；传动花键轴(4)连接着原料采集系统外壳(5)且固连原料采集系统挖掘铲轮(9)，传动花键轴(4)与原料采集系统防漏环(6)同轴；原料采集系统原料输送带(7)连接着传动花键轴(4)，与传动花键轴(4)同步转动；墙体成型系统(38)由储藏罐(13)、管道A(14)、搅拌螺杆(15)、电机(16)、V形带(17)、管道B(18)、控流阀门(19)、导流管(20)、喷头机构(21)和并联式平台(22)组成；墙体成型系统(38)的目的在于将筑造原料采集系统(37)所采集的月岩加工为墙体筑造材料，进而通过挤出机构填充营地墙体；筑造原料采集系统(37)的动力源为电机(16)；安装时电机(16)连接V形带(17)，V形带(17)连接搅拌螺杆(15)，搅拌螺杆(15)与储藏罐(13)同轴且能够在储藏罐(13)中转动，储藏罐(13)通过卡槽固定在底盘(10)上；管道A(14)和管道B(18)通过卡环固定在储藏罐(13)上；控流阀门(19)嵌在储藏罐(13)中，其上有电机(16)驱动控流阀门(19)旋转；导流管(20)一端连接储藏罐(13)出口，一端连接喷头机构(21)且固定在并联式平台(22)上；并联式平台(22)通过三组滑块机构的组合驱动，以实现在一定空间内的移动；其中管道A(14)与管道B(18)独立存在，管道A(14)的作用是灌入粘合剂使月岩和粘合剂结合，通过搅拌螺杆的搅拌生成墙体筑造材料，再从管道B(18)流出；底盘驱动系统(39)由底盘(10)、底盘驱动系统驱动电机(11)、五自由度机械臂(12)、变形轮(23)、驱动连杆组(24)、磁吸附悬架(25)、夹紧磁珠(26)和连杆组电机(27)部分组成；底盘驱动系统驱动电机(11)固定在底盘(10)上，五自由度机械臂(12)固定在底盘驱动系统驱动电机(11)上，变形轮(23)卡在五自由度机械臂(12)底部的固定环内；驱动连杆组(24)固定在底盘(10)的正下方，磁吸附悬架(25)通过铰链连接在驱动连杆组(24)上，多颗夹紧磁珠(26)固定在磁吸附悬架(25)上；连杆组电机(27)与驱动连杆组(24)连接；样本采集系统(40)由机械臂(29)、可切换刀具(30)、刀具切换杆(31)、模块工具库(32)、齿轮传动系统(33)、空刀具塔位(34)、样本存放机构(35)、样本收纳柜(36)组成；机械臂(29)、模块工具库(32)、样本存放机构(35)和样本收纳柜(36)均固定在底盘(10)上，齿轮传动系统(33)固定于车体外壳(1)内，刀具切换杆(31)固定在齿轮传动系统(33)末端的输出轴上；六把可切换刀具(30)分别放置在模块工具库(32)的六个圆形槽内部。 2.根据权利要求1所述的一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车，其特征在于：营地辅助框架(41)为月球营地搭建时的框架，月球营地服务机器人搭建月球营地时，变形轮(23)、夹紧磁珠(26)贴合在营地辅助框架(41)上，使月球营地服务机器人保持平衡。 3.根据权利要求1所述的一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车，其特征在于：月球营地服务机器人可以实现如下三种具体的运动形式：在全速移动中时，仿生轮腿收起，五自由度机械臂(12)与变形轮(23)垂直于地面，此时变形轮(23)呈现为圆形的状态；在遇到障碍物时，仿生轮腿展开四足进行爬行，以翻越障碍物，此时变形轮(23)呈现为多边形的状态；在采集月月尘作为墙体材料时，仿生轮腿展开以让月球营地服务机器人头部靠近地面，再由筑造原料采集系统的液压缸(8)收缩，使机器人头部与地面保持平行；方便接下来的月岩采集工作。 4.根据权利要求1所述的一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车，其特征在于：在营地建造模式中，月球营地服务机器人可以实现如下的运动形式；在建造营地墙体时，经仿生轮腿的回收和变形轮(23)变向，使底盘抱抓在营地搭建辅助框架上，此时月球营地服务机器人的变形轮呈现为多边形的状态，其履带紧贴在营地框架上；同时底部的电机27驱动驱动连杆组(24)下降，带动磁吸附悬架(25)下降，夹紧磁珠(26)吸附住营地搭建辅助框架以稳定车身；在并联式平台的三组滑块机构对底部挤出喷头机构(21)的调整下，底部的挤出喷头机构(21)可在一定空间内移动，将墙体材料喷涂在营地搭建辅助框架间，在通过变形轮电机进行驱动以调整整车在营地搭建辅助框架上的位置，以达到筑造营地墙体的目标。 5.根据权利要求1所述的一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车，其特征在于：样本采集系统(40)由机械臂(29)、可切换刀具(30)、刀具切换杆(31)、模块工具库(32)、齿轮传动系统(33)、空刀具塔位(34)、样本存放机构(35)、样本收纳柜(36)组成，此处结合图例9进行说明；机械臂(29)、模块工具库(32)、样本存放机构(35)、样本收纳柜(36)均固定在底盘(10)上，齿轮传动系统(33)固定于外壳(1)上，刀具切换杆(31)固定在齿轮传动系统(33)末端的输出轴上；六把可切换刀具(30)放置在模块工具库(32)的六个圆形槽内部。 6.根据权利要求1所述的一种辅助搭建月球基地及月岩样本采集的月球车，其特征在于：在进行样本采集工作时，采集机械臂利用不同的刀具组合使用从月岩上采集合适的月岩样本；需要切换不同的刀具时，采集机械臂(29)通过多轴控制收回，将不用的可切换刀具(30)挂载在模块更换机构的刀具切换杆(31)上；此时刀具切换杆(31)上挂载有两个刀具，分别来自模块工具库(32)、采集机械臂(29)；模块更换机构开始运转，电机通过齿轮传动系统(33)将刀具切换杆(31)驱动，将切换杆旋转180°后下压；将可切换刀具(30)装载在空刀具塔位(34)上,同时将新刀具装载在采集机械臂(29)上；这样就完成了刀具切换；机械臂(29)采集到合适的样本之后，通过调节自身姿态将样本放置在样本存放机构(35)的转运小车上，将样本放置在样本收纳柜(36)里；在采集任务完成之后，回收这些样本。
所属类别：	发明专利