一种小行星探测机动巡视装置的制作方法

[0001]本发明涉及小行星探测技术领域，是一种小行星探测机动巡视装置。背景技术：[0002]小行星是直径大于3m-300km的星体，研究表面在太阳系内存在大量的小行星，且有很多金地小行星。小行星内存在大量的可利用资源，例如淡水、金属等，可以为人类太空探索提供中途补给，具有重大的研究价值。小星体表明的重力加速度较小，对于超小型小行星，其星体表面的重力加速度可以忽略不计，对于超大型小型，例如谷神星等，其表面的重力加速度依旧小于0.01g，因此微重力环境是小行星表面探测的一大障碍。由于表明崎岖不规则，无法利用轮式装置行进，由于小行星表面的微重力环境，无法利用跳跃方式行进，因此只能采用足式机构行进。足式机构利用和地面之间的静摩擦行进，但小行星表面引力较小，从而导致足底与地面的摩擦较小。本文使用绳驱蛇形机械臂作为探测器的腕足，其具有手臂和腿的特点，可以实现探测器在小行星表面的固定与移动。技术实现要素：[0003]本发明为保证机构在微重力环境下提供足够的动力，实现探测器在小行星表面的固定与移动，本发明提供了一种小行星探测机动巡视装置，本发明提供了以下技术方案：[0004]一种小行星探测机动巡视装置，所述装置包括：探测器本体、太阳能帆板和三条腕足；[0005]所述太阳能帆板对称安装在探测器本体的两侧，所述探测器本体下部安装有三条腕足，所述太阳能帆板将太阳能转化为电能，并为探测器本体和三条腕足供电，所述三条腕足与地面接触用于支撑探测器本体并实现微重力环境下的爬行；[0006]所述腕足采用绳驱超冗余自由度机构，所述腕足包括绳索、锁紧装置、足段下板、连接柱、足段上板和多个足段，足段间通过连接柱连接，每个足段由三条绳索驱动，驱动足段的绳索通过锁紧装置固定在足段下板上，足段上板和足段下板之间由万向节轴连接，足段上板和足段下板上安装有绳孔，所述通过绳孔引导驱动绳索致探测器本体，探测器本体上安装有绳索驱动装置，用以控制绳索的张力和长度。[0007]优选地，所述探测器本体采用土壤分析仪、磁场计或者视觉成像设备。[0008]优选地，所述三条腕足由两种蠕动状态构成，包括正向蠕动和反向蠕动。[0009]优选地，当在正向蠕动过程中，首先腕足末端的三个足段抬起，随后最末端的足段触地，然后靠近末端的第四个足段抬起，足段依次一个抬起，一个落地，依次进行，直至实现靠近末端连续的若干足段触地；腕足与地面之间产生摩擦力推动小行星探测机动巡视装置向正方向蠕动一个周期距离。[0010]优选地，当反向蠕动时，蠕动周期内的运动过程与正向蠕动过程相反。[0011]本发明具有以下有益效果：[0012]本发明使用绳驱蛇形机械臂作为移动机构腕足，自由度众多，运动灵活，可以适应复杂地形；机构与地面始终为多点接触，保证机构具有较高的稳定性；本发明由于使用冗余绳索驱动，通过调节优化配置绳索拉力，可以调节机构与地面之间的相互作用力，从而大范围调节地面摩擦力。保证机构在微重力环境下提供足够的动力。附图说明[0013]图1为小行星地表机动巡视示意图；[0014]图2为小行星探测器示意图；[0015]图3为腕足关节机构；[0016]图4为腕足蠕动运动示意图。具体实施方式[0017]以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。[0018]具体实施例一：[0019]根据图1和图4所示，本发明提供一种小行星探测机动巡视装置，具体为：[0020]一种小行星探测机动巡视装置，所述装置包括：探测器本体1、太阳能帆板2和三条腕足3；[0021]所述太阳能帆板2对称安装在探测器本体1的两侧，所述探测器本体1下部安装有三条腕足3，所述太阳能帆板2将太阳能转化为电能，并为探测器本体1和三条腕足3供电，所述三条腕足3与地面接触用于支撑探测器本体1并实现微重力环境下的爬行；[0022]所述腕足3采用绳驱超冗余自由度机构，所述腕足包括绳索3-1、锁紧装置3-2、足段下板3-3、连接柱3-4、万向节轴3-5、足段上板3-6和多个足段4，足段4间通过连接柱3-4连接，每个足段4由三条绳索3-1驱动，驱动足段的绳索通过锁紧装置3-2固定在足段下板3-3上，足段上板3-6和足段下板3-3之间由万向节轴3-5连接，足段上板3-6和足段下板3-3上安装有绳孔，所述通过绳孔引导驱动绳索致探测器本体1，探测器本体1上安装有绳索驱动装置，用以控制绳索的张力和长度。[0023]所述探测器本体采用土壤分析仪、磁场计或者视觉成像设备。[0024]探测器在小行星表面的移动主要依靠腕足的蠕动方式前进。三条腕足由两种蠕动状态构成，正向蠕动和反向蠕动。其中正向蠕动过程为腕足推动探测器本体前进，反向蠕动过程为腕足拉动探测器本体前进。机构运动时，两条腕足进行正向蠕动，一条腕足进行反向蠕动，或一条腕足进行反向蠕动，两条腕足进行正向蠕动。蠕动过程中，每条腕足做周期运动，且每个腕足均有多个足段与地面接触，保证探测器本体具有较高的稳定性。[0025]当在正向蠕动过程中，首先腕足末端的三个足段抬起，随后最末端的足段触地，然后靠近末端的第四个足段抬起，足段依次一个抬起，一个落地，依次进行，直至实现靠近末端连续的若干足段触地；腕足与地面之间产生摩擦力推动小行星探测机动巡视装置向正方向蠕动一个周期距离。[0026]当反向蠕动时，蠕动周期内的运动过程与正向蠕动过程相反。本发明仅是对连接结构进行了改进，采用的均是现有算法实现智能控制，详细可见下述方法：在正向蠕动过程中，首先腕足末端的三个足段抬起，由状态1转为状态2。然后，最末端的足段触地，然后靠近末端的第四个足段抬起，以此方式，足段依次有一个抬起，一个落地，依次进行状态3、状态4、状态5、状态6的转换，直至可以实现靠近末端连续的若干足段触地。然后，腕足与地面之间产生摩擦力推动探测器向正方向蠕动一个周期距离，最后转为状态7，与初始状态一致，机构整体向正方向移动一个蠕动周期距离。[0027]当腕足拉动机构进行反向蠕动时，其一个蠕动周期内的运动过程与正向蠕动过程相反，图4中的状态依次为状态7—状态1。此过程中，腕足依靠与地面之间的摩擦拉动机构反向移动一个蠕动周期距离。[0028]如图1所示，本发明可以适应复杂的地面环境，包括多个自由度，运动灵活。小行星地表探测器主要由三部分构成：探测器本体、太阳能帆板和三条腕足。探测器本体搭载各种科学探测装置，例如土壤分析仪、磁场计、视觉成像设备等。太阳能帆板用于将太阳能转化为电能，为系统提供电力供应。三条腕足与地面接触用于支撑探测器本体并实现微重力环境下的爬行。[0029]以上所述仅是一种小行星探测机动巡视装置的优选实施方式，一种小行星探测机动巡视装置的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。