小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置及使用方法

：本发明涉及探测卫星着陆装置制造，具体的说是一种稳定性高，适应性广的小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置及使用方法。

背景技术

0、背景技术：

1、小行星由于引力小，无大气层保护，表面多碎石，因此着陆环境复杂，且探测卫星着陆过程中极易产生冲击，使探测卫星的反弹速度超过小行星的逃逸速度，从而使着陆失败。现有的小行星着陆装置对于复杂着陆环境的适应性差，可靠性低，且可复用率低，很容易导致探测卫星着陆失败，进而影响深空探测任务的进度，因此需要设计一种能够在各种复杂着陆环境下稳定着陆的装置和方法，确保探测器着陆的可靠性。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种由柔性支撑气垫实现着陆缓冲功能，进而提高小行星探测卫星着陆成功率的小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置及使用方法。

2、本发明通过以下措施达到：

3、一种小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置，包括探测卫星主体和可展开柔性着陆机构，所述探测卫星主体通过机械接口与可展开柔性着陆机构连接，其特征在于，所述可展开柔性着陆机构包括着陆器基座、展开机构驱动模块、展开机构传动模块、展开机构执行连杆、支撑机构充气模块、柔性支撑气垫、升降底座以及着陆器控制模块，其中，可展开柔性着陆器通过着陆器基座上的机械接口与探测卫星主体进行连接；

4、所述展开机构驱动模块包括电机与行星轮减速器，驱动模块通过电机轴承座固定在着陆器基座上，为展开机构运动提供动力。

5、本发明所述展开机构传动模块包括带减速机构、带轮支撑座、丝杠螺母轴承座、升降丝杠、升降螺母、限位防撞垫、丝杠末端支撑座以及辅助支撑杆，传动模块一端通过丝杠螺母轴承座连接着陆器基座，另一端通过末端支撑座连接升降底座，将动力传给执行连杆，实现展开机构的展开角度调节；所述带减速机构包括大小两个带轮和齿轮带，其中小带轮通过卡簧实现在驱动模块输出轴上的轴向定位，大带轮通过螺栓与带轮支撑座固定；所述带轮支撑座一端通过螺栓与大带轮固定，另一端通过螺栓与升降螺母固定，通过深沟球轴承以及锁紧螺母实现轴向定位；所述丝杠螺母轴承座通过螺栓与着陆器基座固定，为展开机构传动模块提供支撑；所述升降丝杠和升降螺母将驱动模块的回转运动转化为往复运动；所述限位防撞垫片通过紧定螺钉实现轴向定位和周向定位，防止展开机构在运动过程中超过行程发生破坏；所述丝杠末端支撑座通过螺栓与升降底座固定；所述辅助支撑杆包括四根光杠以及衬套，辅助支撑杆一端通过螺栓与升降底座连接，另一端衬套通过螺栓与着陆器基座连接，辅助支撑杆增加了展开机构运动过程中的刚度，提高了展开机构的可靠性。

6、本发明所述展开机构执行连杆共有四组，每组包括两根支撑杆和一块气垫夹板，四组执行连杆分列在展开机构四周，所述支撑杆的一端通过销轴与升降底座铰接，另一端通过销轴与气垫夹板铰接；所述气垫夹板一端通过销轴与支撑杆铰接，另一端通过销轴与着陆器基座铰接。

7、本发明所述支撑机构充气模块通过u型夹固定在着陆器基座上，充气模块通过充放气对柔性支撑气垫的状态进行切换，所述柔性支撑气垫顶部通过螺栓固定在气垫夹板上，处于卷曲状态时，置于探测卫星主体收纳仓内，充气后可沿气垫夹板卡槽展开。

8、本发明所述升降底座用于连接展开机构传动模块和展开机构执行连杆，所述着陆器控制模块，固定在着陆器基座上，控制器模块通过控制电机正反转，调节展开机构的展开角度，着陆器控制模块用于控制充气模块的充放气，调节柔性支撑气垫的刚度。

9、本发明还提出了一种所述小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置的使用方法，其特征在于，探测卫星着陆前，整个展开机构处于收拢状态，柔性支撑气垫卷曲收缩，置于探测卫星主体收纳仓内；当探测卫星准备在小行星表面着陆时，控制器模块控制充气模块为柔性支撑气垫充气，使气垫处于展开状态；控制器模块控制驱动模块调节展开机构的角度，使探测卫星以适当角度接触小行星表面；当探测卫星与小行星表面接触时，控制模块通过控制充气模块充放气，调节柔性支撑气垫的刚度进而适应复杂的小行星表面环境，并起到缓冲的作用；控制模块还可以通过调节展开机构的角度对小行星表面法线方向的冲击进行缓解，进而实现平稳着陆。

10、本发明与现有技术相比，所涉及的着陆装置由电机驱动，带轮机构和丝杠螺母机构传动，多组连杆并联实现可展开功能和角度调节功能，由柔性支撑气垫实现着陆缓冲功能，这种着陆器的工作方法是，探测卫星着陆前，展开机构收拢，柔性支撑垫卷曲置于探测卫星主体收纳仓内，当探测卫星着陆时，展开机构调节角度展开，柔性气垫充气，利用柔性支撑气垫和展开机构的展开角度调节进行缓冲，进而实现在复杂小行星表面的平稳着陆。

技术特征：

1.一种小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置，包括探测卫星主体和可展开柔性着陆机构，所述探测卫星主体通过机械接口与可展开柔性着陆机构连接，其特征在于，所述可展开柔性着陆机构包括着陆器基座、展开机构驱动模块、展开机构传动模块、展开机构执行连杆、支撑机构充气模块、柔性支撑气垫、升降底座以及着陆器控制模块，其中，可展开柔性着陆器通过着陆器基座上的机械接口与探测卫星主体进行连接；

2.根据权利要求1所述的一种小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置，其特征在于，所述展开机构传动模块包括带减速机构、带轮支撑座、丝杠螺母轴承座、升降丝杠、升降螺母、限位防撞垫、丝杠末端支撑座以及辅助支撑杆，传动模块一端通过丝杠螺母轴承座连接着陆器基座，另一端通过末端支撑座连接升降底座，将动力传给执行连杆，实现展开机构的展开角度调节；所述带减速机构包括大小两个带轮和齿轮带，其中小带轮通过卡簧实现在驱动模块输出轴上的轴向定位，大带轮通过螺栓与带轮支撑座固定；所述带轮支撑座一端通过螺栓与大带轮固定，另一端通过螺栓与升降螺母固定，通过深沟球轴承以及锁紧螺母实现轴向定位；所述丝杠螺母轴承座通过螺栓与着陆器基座固定，为展开机构传动模块提供支撑；所述升降丝杠和升降螺母将驱动模块的回转运动转化为往复运动；所述限位防撞垫片通过紧定螺钉实现轴向定位和周向定位，防止展开机构在运动过程中超过行程发生破坏；所述丝杠末端支撑座通过螺栓与升降底座固定；所述辅助支撑杆包括四根光杠以及衬套，辅助支撑杆一端通过螺栓与升降底座连接，另一端衬套通过螺栓与着陆器基座连接。

3.根据权利要求1所述的一种小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置，其特征在于，所述展开机构执行连杆共有四组，每组包括两根支撑杆和一块气垫夹板，四组执行连杆分列在展开机构四周，所述支撑杆的一端通过销轴与升降底座铰接，另一端通过销轴与气垫夹板铰接；所述气垫夹板一端通过销轴与支撑杆铰接，另一端通过销轴与着陆器基座铰接。

4.根据权利要求1所述的一种小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置，其特征在于，所述支撑机构充气模块通过u型夹固定在着陆器基座上，充气模块通过充放气对柔性支撑气垫的状态进行切换，所述柔性支撑气垫顶部通过螺栓固定在气垫夹板上，处于卷曲状态时，置于探测卫星主体收纳仓内，充气后可沿气垫夹板卡槽展开。

5.根据权利要求1所述的一种小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置，其特征在于，所述升降底座用于连接展开机构传动模块和展开机构执行连杆，所述着陆器控制模块，固定在着陆器基座上，控制器模块通过控制电机正反转，调节展开机构的展开角度，着陆器控制模块用于控制充气模块的充放气，调节柔性支撑气垫的刚度。

6.一种如权利要求1-5中任意一项所述小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置的使用方法，其特征在于，探测卫星着陆前，整个展开机构处于收拢状态，柔性支撑气垫卷曲收缩，置于探测卫星主体收纳仓内；当探测卫星准备在小行星表面着陆时，控制器模块控制充气模块为柔性支撑气垫充气，使气垫处于展开状态；控制器模块控制驱动模块调节展开机构的角度，使探测卫星以适当角度接触小行星表面；

技术总结本发明涉及探测卫星着陆装置制造技术领域，具体的说是一种小行星探测卫星可展开式柔性着陆装置及使用方法，包括探测卫星主体和可展开柔性着陆机构，所述探测卫星主体通过机械接口与可展开柔性着陆机构连接，其特征在于，所述可展开柔性着陆机构包括着陆器基座、展开机构驱动模块、展开机构传动模块、展开机构执行连杆、支撑机构充气模块、柔性支撑气垫、升降底座以及着陆器控制模块，其中，可展开柔性着陆器通过着陆器基座上的机械接口与探测卫星主体进行连接；与现有技术相比，利用柔性支撑气垫和展开机构的展开角度调节进行缓冲，进而实现在复杂小行星表面的平稳着陆。技术研发人员：谷海宇,段建瑜,胡海东,李智超,王嗣昱,游斌弟受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10