专利摘要

本发明公开了一种风力驱动的雪橇式极地漫游车，主要由车身、雪橇、风力驱动装置和控制传动装置组成，车身的中轴线与雪橇的滑板延伸方向平行，在车身的四周一共设置四个雪橇，四个雪橇相对于车身的中轴线对称设置，形成自复位系统；风力驱动装置由风帆和风帆轴构成，风帆轴与雪橇的滑板延伸方向垂直设置，风帆固定安装在风帆轴上；控制传动装置包括控制器、电机组件和传动机构，电机组件包括电机及电机驱动控制系统，电机的电主轴通过传动机构，进而牵引风帆轴进行转动，从而调整风帆的迎风方位角，使漫游车实现转向和前进。本发明利用风能驱动漫游车运动，漫游车侧翻能自动复位行走功能，适合极地地区恶劣的科考环境，能有效保证探测任务的完成。

权利要求

1.一种风力驱动的雪橇式极地漫游车，主要由车身（8）、雪橇（2）、风力驱动装置（Ⅲ）和控制传动装置（Ⅱ）组成，所述雪橇（2）通过支腿（3）与所述车身（8）固定连接，并形成支架系统，使所述雪橇（2）支撑所述车身（8）进行滑动式漫游，所述风力驱动装置（Ⅲ）利用风能生成推动力，所述控制传动装置（Ⅱ）牵引所述风力驱动装置（Ⅲ），使所述雪橇（2）定向移动，其特征在于，具体为： 

所述车身（8）的中轴线与所述雪橇（2）的滑板延伸方向平行，在所述车身（8）的四周一共设置四个所述雪橇（2），四个所述雪橇（2）相对于所述车身（8）的中轴线对称设置，即任意相邻的两个所述雪橇（2）形成支撑所述车身（8）的一套漫游滑板机构，当漫游车发生侧翻时，另外相邻的两个所述雪橇（2）又形成了另一套漫游滑板机构，使在所述车身（8）四周一共形成四套漫游滑板机构，使漫游车在发生任意侧翻时，皆有一套行走机构支撑所述车身（8）进行漫游，形成自复位系统（Ⅰ）；

所述风力驱动装置（Ⅲ）由风帆（4）和风帆轴（5）构成，所述风帆轴（5）与所述雪橇（2）的滑板延伸方向垂直设置，所述风帆（4）固定安装在所述风帆轴（5）上；

所述控制传动装置（Ⅱ）包括控制器、电机组件（Ⅴ）和传动机构（Ⅵ），所述电机组件（Ⅴ）包括电机（10）及电机驱动控制系统，所述控制器通过控制电机驱动控制系统驱动所述电机（10）的启停和转速，所述电机（10）的电主轴通过传动所述传动机构（Ⅵ），进而牵引所述风帆轴（5）进行转动，从而调整所述风帆（4）的迎风方位角，使漫游车实现转向和前进。

2.根据权利要求1所述的风力驱动的雪橇式极地漫游车，其特征在于：所述车身（8）与四个所述雪橇（2）通过四个支腿（3）的固定连接，围绕所述车身（8）不相邻的两个所述雪橇（2）分别与同一个支腿（3）的两端固定连接，围绕所述车身（8）相邻的两个所述雪橇（2）分别与不同支腿（3）的端部固定连接，所述车身（8）与所述支腿（3）的中部固定连接，其中有两个所述支腿（3）以90°夹角的空间交叉方式设置于靠近所述雪橇（2）的前端，另外两个所述支腿（3）也以90°夹角的空间交叉方式设置于靠近所述雪橇（2）的后端，支撑相同的所述雪橇（2）的两个所述支腿（3）除了同时与所述车身（8）的前后部分固定连接外，还连接两个横梁（9），所述风帆（4）设置在两个所述横梁（9）之间，所述风帆轴（5）的两端分别与两个所述横梁（9）中部转动连接，所述传动机构（Ⅵ）牵引所述风帆轴（5）的一端转动，从而调整所述风帆（4）的迎风方位角。

3.根据权利要求2所述的风力驱动的雪橇式极地漫游车，其特征在于：围绕所述车身（8）设置四个所述风帆（4）、四个风帆轴（5）和四个所述横梁（9），所述风帆（4）分别位于所述车身（8）的上方、下方、左侧和右侧，围绕所述车身（8）相邻的两个所述横梁（9）分别与同一个风帆轴（5）的两端转动连接，在漫游车的前进方向上，所述控制器通过向电机驱动控制系统发出运动指令信号，进行所述风帆（4）的偏转角调节，来控制漫游车的运动，当位于所述车身（8）的左侧和右侧的两个风帆（4）皆垂直于所述车身（8）轴线，漫游车向前运动，当位于所述车身（8）的左侧和右侧的两个风帆（4）从垂直于所述车身（8）轴线方向分别向左或向右偏转时，漫游车可以进行向左或向右转向，当位于所述车身（8）的左侧和右侧的两个风帆（4）同时朝里或朝外偏转相同的角度时，可控制漫游车前进的速度大小，当位于所述车身（8）的上方和下方的两个风帆（4）的后半部分微微上翘时，漫游车的对地正压力减小，当位于所述车身（8）的上方和下方的两个风帆（4）的前半部分微微上翘时，漫游车的对地正压力增加，当漫游车发生翻转时，所述控制器向电机驱动控制系统发出的复位指令信号，所述传动机构（Ⅵ）使风帆（4）回到初始状态，即所述风帆（4）面与所述车身（8）轴线平行。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的风力驱动的雪橇式极地漫游车，其特征在于：由套筒（6）和套筒盖（7）组成设备箱，所述设备箱通过固定安装在所述横梁（9）上，所述电机组件（Ⅴ）和所述传动机构（Ⅵ）皆通过固定底座（1）安装在所述设备箱内，所述传动机构（Ⅵ）由相互啮合的蜗轮（13）和蜗杆（14）构成，所述蜗轮（13）固定连接在所述风帆轴（5）的被传动端，形成驱动所述风帆轴（5）转动的从动件，所述电机（10）的电主轴与减速器（11）的输入轴同轴固定连接，所述减速器（11）的输出轴与所述的蜗杆（14）的动力输入端通过联轴器（12）同轴固定连接。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的风力驱动的雪橇式极地漫游车，其特征在于：所述传动机构（Ⅵ）的所述风帆轴（5）的两端分别通过轴端轴承套件（Ⅳ）与所述横梁（9）转动连接。

6.根据权利要求4所述的风力驱动的雪橇式极地漫游车，其特征在于：所述传动机构（Ⅵ）的所述风帆轴（5）的两端分别通过轴端轴承套件（Ⅳ）与所述横梁（9）转动连接。

7.根据权利要求5所述的风力驱动的雪橇式极地漫游车，其特征在于：轴端轴承套件（Ⅳ）由角接触球轴承和轴承支座构成，形成所述横梁（9）和所述风帆轴（5）之间的转动连接副。

8.根据权利要求6所述的风力驱动的雪橇式极地漫游车，其特征在于：轴端轴承套件（Ⅳ）由角接触球轴承和轴承支座构成，形成所述横梁（9）和所述风帆轴（5）之间的转动连接副。

说明书

技术领域

本发明涉及一种极地行走机器人系统，特别是涉及一种极地漫游车，应用于极地科考、探测和作业技术领域。

背景技术

南极因其独特的地理环境、丰富的淡水资源和矿产资源，具有很高的科学、经济、战略和政治价值，使其成为各国关注的焦点。但是南极具有复杂的环境，科考作业具有高成本、高危险性和地域局限性的缺点，同时技术装备手段相对匮乏。目前应用于极地的机器人的共同点主要还是依靠蓄电池作为提供主动动力的能源的轮式或履带式漫游车，没有充分利用太阳能和风能等极地可再生能源。由于能源供给不足或者雪地适应性的限制，目前极地机器人很难满足长时间长航程的极地探测任务。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种风力驱动的雪橇式极地漫游车，利用风能驱动漫游车运动，具有可控风力驱动和抗倾覆的特点，漫游车侧翻能自动复位行走功能，不影响移动效果，适合极地地区恶劣的科考环境，能有效保证探测任务的完成。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种风力驱动的雪橇式极地漫游车，主要由车身、雪橇、风力驱动装置和控制传动装置组成，雪橇通过支腿与车身固定连接，并形成支架系统，使雪橇支撑车身进行滑动式漫游，风力驱动装置利用风能生成推动力，控制传动装置牵引风力驱动装置，使雪橇定向移动，具体为：车身的中轴线与雪橇的滑板延伸方向平行，在车身的四周一共设置四个雪橇，四个雪橇相对于车身的中轴线对称设置，即任意相邻的两个雪橇形成支撑车身的一套漫游滑板机构，当漫游车发生侧翻时，另外相邻的两个雪橇又形成了另一套漫游滑板机构，使在车身四周一共形成四套漫游滑板机构，使漫游车在发生任意侧翻时，皆有一套行走机构支撑车身进行漫游，形成自复位系统；风力驱动装置由风帆和风帆轴构成，风帆轴与雪橇的滑板延伸方向垂直设置，风帆固定安装在风帆轴上；控制传动装置包括控制器、电机组件和传动机构，电机组件包括电机及电机驱动控制系统，控制器通过控制电机驱动控制系统驱动电机的启停和转速，电机的电主轴通过传动机构，进而牵引风帆轴进行转动，从而调整风帆的迎风方位角，使漫游车实现转向和前进。

作为本发明优选的技术方案，车身与四个雪橇通过四个支腿的固定连接，围绕车身不相邻的两个雪橇分别与同一个支腿的两端固定连接，围绕车身相邻的两个雪橇分别与不同支腿的端部固定连接，车身与支腿的中部固定连接，其中有两个支腿以90°夹角的空间交叉方式设置于靠近雪橇的前端，另外两个支腿也以90°夹角的空间交叉方式设置于靠近雪橇的后端，支撑相同的雪橇的两个支腿除了同时与车身的前后部分固定连接外，还连接两个横梁，风帆设置在两个横梁之间，风帆轴的两端分别与两个横梁中部转动连接，传动机构牵引风帆轴的一端转动，从而调整风帆的迎风方位角。

作为本发明进一步优选的技术方案，围绕车身设置四个风帆、四个风帆轴和四个横梁，风帆分别位于车身的上方、下方、左侧和右侧，围绕车身相邻的两个横梁分别与同一个风帆轴的两端转动连接，在漫游车的前进方向上，控制器通过向电机驱动控制系统发出运动指令信号，进行风帆的偏转角调节，来控制漫游车的运动，当位于车身的左侧和右侧的两个风帆皆垂直于车身轴线，漫游车向前运动，当位于车身的左侧和右侧的两个风帆从垂直于车身轴线方向分别向左或向右偏转时，漫游车可以进行向左或向右转向，当位于车身的左侧和右侧的两个风帆同时朝里或朝外偏转相同的角度时，可控制漫游车前进的速度大小，当位于车身的上方和下方的两个风帆的后半部分微微上翘时，漫游车的对地正压力减小，当位于车身的上方和下方的两个风帆的前半部分微微上翘时，漫游车的对地正压力增加，当漫游车发生翻转时，控制器向电机驱动控制系统发出的复位指令信号，传动机构使风帆回到初始状态，即风帆面与车身轴线平行。

作为上述技术方案的改进，由套筒和套筒盖组成设备箱，设备箱通过固定安装在横梁上，电机组件和传动机构皆通过固定底座安装在设备箱内，传动机构由相互啮合的蜗轮和蜗杆构成，蜗轮固定连接在风帆轴的被传动端，形成驱动风帆轴转动的从动件，电机的电主轴与减速器的输入轴同轴固定连接，减速器的输出轴与的蜗杆的动力输入端通过联轴器同轴固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，传动机构的风帆轴的两端分别通过轴端轴承套件与横梁转动连接。

作为上述技术方案的更进一步改进，轴端轴承套件由角接触球轴承和轴承支座构成，形成横梁和风帆轴之间的转动连接副。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明风力驱动的雪橇式极地漫游车通过对称结构完成抗倾覆功能，实现自动复位；

2. 本发明通过风帆的位置变换，可完成前进、转向、后退的功能，可控风力驱动装置合理利用风能为漫游车提供前进动力，实现能源的充分利用，保证漫游车长时间长航程自主探测任务的顺利完成。

附图说明

图1为本发明实施例一风力驱动的雪橇式极地漫游车的结构示意图。

图2为本发明实施例一风力驱动的雪橇式极地漫游车前进速度最大时的示意图。

图3为本发明实施例一风力驱动的雪橇式极地漫游车向左转向示意图。

图4为本发明实施例一风力驱动的雪橇式极地漫游车向右转向示意图。

图5为本发明实施例一风力驱动的雪橇式极地漫游车减小对地压力示意图。

图6为本发明实施例一风力驱动的雪橇式极地漫游车增大对地压力示意图。

图7为本发明实施例一风力驱动的雪橇式极地漫游车抗倾覆过程示意图。

图8为本发明实施例二的控制传动装置结构示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1～图7，一种风力驱动的雪橇式极地漫游车，主要由车身8、雪橇2、风力驱动装置Ⅲ和控制传动装置Ⅱ组成，雪橇2和支腿3与车身8通过螺钉固定连接，并形成支架系统，使雪橇2支撑车身8进行滑动式漫游，风力驱动装置Ⅲ利用风能生成推动力，控制传动装置Ⅱ牵引风力驱动装置Ⅲ，使雪橇2定向移动，具体为：车身8的中轴线与雪橇2的滑板延伸方向平行，在车身8的四周一共设置四个雪橇2，四个雪橇2相对于车身8的中轴线对称设置，即任意相邻的两个雪橇2形成支撑车身8的一套漫游滑板机构，当漫游车发生侧翻时，另外相邻的两个雪橇2又形成了另一套漫游滑板机构，使在车身8四周一共形成四套漫游滑板机构，使漫游车在发生任意侧翻时，皆有一套行走机构支撑车身8进行漫游，形成自复位系统Ⅰ；风力驱动装置Ⅲ由风帆4和风帆轴5构成，风帆轴5与雪橇2的滑板延伸方向垂直设置，风帆4固定安装在风帆轴5上；控制传动装置Ⅱ包括控制器、电机组件Ⅴ和传动机构Ⅵ，电机组件Ⅴ包括电机10及电机驱动控制系统，控制器通过控制电机驱动控制系统驱动电机10的启停和转速，电机10的电主轴通过传动机构Ⅵ，进而牵引风帆轴5进行转动，从而调整风帆4的迎风方位角，使漫游车实现转向和前进。

在本实施例中，参见图1～图7，车身8与四个雪橇2通过四个支腿3的固定连接，围绕车身8不相邻的两个雪橇2分别与同一个支腿3的两端固定连接，围绕车身8相邻的两个雪橇2分别与不同支腿3的端部固定连接，车身8与支腿3的中部固定连接，其中有两个支腿3以90°夹角的空间交叉方式设置于靠近雪橇2的前端，另外两个支腿3也以90°夹角的空间交叉方式设置于靠近雪橇2的后端，支撑相同的雪橇2的两个支腿3除了同时与车身8的前后部分固定连接外，还通过销钉连接两个横梁9，风帆4设置在两个横梁9之间，风帆轴5的两端分别与两个横梁9中部转动连接，传动机构Ⅵ牵引风帆轴5的一端转动，从而调整风帆4的迎风方位角。

在本实施例中，参见图1～图7，围绕车身8设置四个风帆4、四个风帆轴5和四个横梁9，风帆4分别位于车身8的上方、下方、左侧和右侧，围绕车身8相邻的两个横梁9分别与同一个风帆轴5的两端转动连接，在漫游车的前进方向上，控制器通过向电机驱动控制系统发出运动指令信号，进行风帆4的偏转角调节，来控制漫游车的运动，当位于车身8的左侧和右侧的两个风帆4皆垂直于车身8轴线，漫游车向前运动，当位于车身8的左侧和右侧的两个风帆4从垂直于车身8轴线方向分别向左或向右偏转时，漫游车可以进行向左或向右转向，当位于车身8的左侧和右侧的两个风帆4同时朝里或朝外偏转相同的角度时，可控制漫游车前进的速度大小，当位于车身8的上方和下方的两个风帆4的后半部分微微上翘时，漫游车的对地正压力减小，当位于车身8的上方和下方的两个风帆4的前半部分微微上翘时，漫游车的对地正压力增加，当漫游车发生翻转时，控制器向电机驱动控制系统发出的复位指令信号，传动机构Ⅵ使风帆4回到初始状态，即风帆4面与车身8轴线平行。

在本实施例中，参见图1，传动机构Ⅵ的风帆轴5的两端分别通过轴端轴承套件Ⅳ与横梁9转动连接。

本实施例风力驱动的雪橇式极地漫游车的工作原理如下：

在南极自主探测过程中，当风向为顺风方向，提供推力的条件下，漫游车可进行前进和转向运动，当风向为逆风方向，提供阻力的条件下，漫游车可进行后退和转向运动。漫游车运动时，驱动控制电机10运行，通过传动机构Ⅵ带动风帆轴5转动，使风帆4转动到合适的角度，在风力作用下，推动漫游车运动。在漫游车的前进方向上，当左右和上方的风帆4垂直于车身8轴线，且底部风帆4的后半部分微微上翘时，漫游车在减少对地压力和最大风力作用下，可实现最快速度的运动；当左右两个风帆4向左偏移时，漫游车可以向右转向；当左右两个风帆4向右偏移时，漫游车可以向左转向；当上下两个风帆4的后半部分上翘时，可以减小漫游车的对地压力；当上下两个风帆4的前半部分上翘时，可以增加漫游车的对地压力；当左右两个风帆4同时朝里或朝外转动相同的角度时，可以控制漫游车前进的速度大小。当漫游车发生翻转时，控制器发出信号，驱动控制传动装置Ⅱ的运动，使风帆4回到初始状态，即风帆4面与车身8轴线共线。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图8，由套筒6和套筒盖7通过螺钉固定连接组成设备箱，设备箱通过固定安装在横梁9上，电机组件Ⅴ和传动机构Ⅵ皆通过螺钉安装在固定底座1上，固定底座1安装在设备箱内，传动机构Ⅵ由相互啮合的蜗轮13和蜗杆14构成，蜗轮13通过套筒和风帆轴肩固定连接在风帆轴5的被传动端，形成驱动风帆轴5转动的从动件，电机10的电主轴与减速器11的输入轴同轴固定连接，减速器11的输出轴与的蜗杆14的动力输入端通过联轴器12同轴固定连接。在本实施例中，漫游车运动时，控制器控制电机10运动，通过蜗轮13和蜗杆14，带动风帆轴5转动，使风帆4转动到合适的角度，电机10停转，由蜗轮13蜗杆14产生自锁功能，固定风帆4位置，在风力作用下，推动漫游车运动。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：轴端轴承套件Ⅳ由角接触球轴承和轴承支座构成，形成横梁9和风帆轴5之间的转动连接副，角接触球轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷，能在较高的转速下和较大的载荷下工作，适应与极地科考机械结构。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明风力驱动的雪橇式极地漫游车的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

风力驱动的雪橇式极地漫游车专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。