一种着陆器工具包转移装置及转移方法
阅读说明：本技术 一种着陆器工具包转移装置及转移方法 (Lander tool kit transfer device and method ) 是由 姜生元 王印超 马超 孙成 张伟伟 唐钧跃 于 2021-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种着陆器工具包转移装置及转移方法,转移装置包括转移组件、工具包组件和驱动绳,转移组件包括缓释机构和框架,框架通过转移支点和转移组件锁紧点与着陆器相连,驱动绳的一端与缓释机构连接,另一端为自由端,缓释机构通过缓释绳与连接吊点连接；初始状态下,通过工具包锁紧点将工具包与着陆器锁紧,通过转移组件锁紧点将框架的长直角边与着陆器锁紧,缓释机构的缓释绳未动作；释放状态下,工具包及框架的长直角边与着陆器解锁,工具包下落,拉动驱动绳实现工具包缓慢释放。本发明能够在人工操作的情况下将工具包安全平稳的从探测器上转移到月球表面。(The invention provides a lander tool bag transfer device and a transfer method, wherein the transfer device comprises a transfer component, a tool bag component and a driving rope, the transfer component comprises a slow release mechanism and a frame, the frame is connected with a lander through a transfer fulcrum and a transfer component locking point, one end of the driving rope is connected with the slow release mechanism, the other end of the driving rope is a free end, and the slow release mechanism is connected with a connecting hoisting point through a slow release rope; in an initial state, the tool bag and the lander are locked through the tool bag locking point, the long right-angle edge of the frame and the lander are locked through the transfer assembly locking point, and the slow release rope of the slow release mechanism does not act; in the release state, the tool bag and the long right-angle edge of the frame are unlocked with the lander, the tool bag falls down, and the driving rope is pulled to realize the slow release of the tool bag. The invention can safely and stably transfer the tool kit from the detector to the lunar surface under the condition of manual operation.)
技术领域
本发明属于工具包转移技术领域，尤其是涉及一种着陆器工具包转移装置及转移方法。
背景技术
载人登月着陆器是将宇航员和探测工具等一起发送到月球表面，根据航天员月面活动需要携带的工具依据任务而定，一般包括清除宇航服上月尘的刷子、砸碎月表岩石的专用锤子、挖取月壤的铲子、搂取月球表面碎石的耙子、筛取大直径月壤颗粒的筛子、月球样品采样过程中的勺子、钳子和夹子，以及搬运用的把手等等，一般将工具集中存放在工具包中。由于工具包的重量和体积相对比较大，并且鉴于工具包安装位置高于宇航员操作高度。为了方便宇航员操作方便，需要将探测器上的工具包从探测器上转移至月球表面。在工具包转移的过程当中，如何实现工具包缓慢释放的功能，同时避免由于工具包载荷过大导致工具包快速下降，对转移物品造成伤害，是亟需解决的。因此，有必要设计一种着陆器工具包转移装置来解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种着陆器工具包转移装置及转移方法，能够在人工操作的情况下将工具包安全平稳的从探测器上转移到月球表面。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种着陆器工具包转移装置，包括转移组件、工具包组件和驱动绳，所述的转移组件包括缓释机构和框架，所述的框架设置两个，且为平行布置的三角形框架，两个框架的顶部通过一支撑杆连接，框架的长直角边贴近着陆器布置，且框架的长直角边的位于底部的拐点为转移支点，框架的长直角边的位于顶部的拐点为转移组件锁紧点，在支撑杆上设有连接吊点和转移吊点，框架通过转移支点和转移组件锁紧点与着陆器相连，所述的工具包组件设置在两个平行布置的框架之间，所述的工具包组件包括工具包和工具包锁紧点，工具包锁紧点设置在工具包的背面，框架通过转移吊点与工具包连接，所述的缓释机构固定在在着陆器上，所述的缓释机构设置在两个框架之间的区域，驱动绳的一端与缓释机构连接，驱动绳的另一端为自由端，缓释机构通过缓释绳与连接吊点连接；
初始状态下，通过工具包锁紧点将工具包与着陆器锁紧，通过转移组件锁紧点将框架的长直角边与着陆器锁紧，缓释机构的缓释绳未动作；释放状态下，锁紧点解锁，工具包及框架的长直角边与着陆器解锁，框架绕转移支点转动带动工具包下落，拉动驱动绳控制缓释机构的缓释绳动作实现工具包缓慢释放。
进一步的，所述缓释机构还包括绳轮一、绳轮二、外壳、连杆、非线性碟簧、固定芯轴、挡板、缓释操纵杆、摩擦片一和摩擦片二，所述缓释操纵杆的一端与缓降器的外壳连接，所述缓释操纵杆的中部与连杆的一端铰接，连杆的另一端与挡板铰接，在固定芯轴上套设有轴套一，所述固定芯轴的一端固定在着陆器上，非线性碟簧的一端通过一挡块压紧在挡板上，另一端通过另一挡块和螺栓限位在套筒一上，所述绳轮一、绳轮二和外壳依次套设在轴套一上，绳轮一固定在轴套一上且绳轮一靠近着陆器布置，所述绳轮二与外壳固定连接，在外壳内滑动设有多个摩擦片二，在外壳内的轴套一上滑动设有多个摩擦片一，摩擦片一和摩擦片二之间交错布置且相互贴合，与非线性弹簧相邻的为其中一个摩擦片一，绳轮二的一侧为缓释绳进口处，绳轮一的一侧为缓释绳出口处，缠绕在绳轮一上的缓释绳的一端自缓释绳出口处穿过连接吊点后，从缓释绳进口处缠绕在绳轮二上。
进一步的，每个摩擦片一分别通过一第一连接杆和一个花键一连接，多个花键一与轴套一上的外花键结构相配合，每个摩擦片二通过第二连接杆与一个花键二连接，多个花键二与外壳内部的内花键相配合。
进一步的，在轴套一上设有轴套二，所述非线性碟簧套设在轴套二上，轴套二在非线性弹簧及挡板作用下接触靠近非线性碟簧的第一连接杆。
进一步的，所述摩擦片一和摩擦片二均为圆形薄片状。
进一步的，所述摩擦片一设置五片，所述摩擦片二设置四片。
进一步的，两个框架前后正对布置，所述缓释机构设置在两个框架之间的上方区域内。
进一步的，在工具包的顶部设有工具包吊点，通过工具包吊点与转移吊点的连接将工具包与框架连接。
进一步的，所述工具包锁紧点设置四个，且分上下两组对称设置在工具包的背面。
进一步的，所述非线性碟簧整体为半圆形，非线性碟簧的水平轴线与固定轴芯的中轴线重合。
一种着陆器工具包转移装置的转移方法，具体包括以下步骤：
步骤1：着陆器稳定着陆在月表，宇航员拉出驱动绳，并站在工具包正侧方位置；
步骤2：宇航员触发转移组件锁紧点及工具包锁紧点，实现框架及工具包与着陆器解锁；
步骤3：宇航员拉拽驱动绳进而摆动缓释操作杆，缓释操作杆摆动带动连杆转动，连杆带动非线性碟簧运动，使得非线性碟簧压缩进而释放挡板，摩擦片一与摩擦片之间的摩擦力减小，转移组件和工具包在自身重力作用下，绕着转移支点旋转；
步骤4：当工具包不断下降时，绳轮一转动释放缓释绳，由于缓释绳穿过连接吊点进入绳轮二，此时绳轮二与绳轮一转动方向相反；
步骤5：当工具包不断下降且下降速度越来越快时，宇航员缓慢释放驱动绳，使得非线性碟簧释放进而挤压摩擦片一运动，摩擦片一挤压相对应的摩擦片二，摩擦片二挤压下一个摩擦片一，相邻的摩擦片挤压，摩擦力增大，摩擦片一通过轴套一带动绳轮一减速，摩擦片二通过外壳带动绳轮二减速，又由于摩擦片一和摩擦片二转动方向相反增加了摩擦距离，增大抵消工具包重力，实现工具包缓慢下降；
步骤6：保持步骤5的释放驱动绳的速度，直至工具包缓慢与月表接触，宇航员完全放开驱动绳转移过程完成。
相对于现有技术，本发明所述的一种着陆器工具包转移装置及转移方法具有以下优势：
1、保证宇航员在太空环境中，身穿沉重宇航服的条件下，可以通过释放绳子达到将工具包转移到月面的目的，同时，转移装置简单可靠，大大节约着陆器重量，减少燃料使用，降低成本。
2、采用缓释机构，在人为驱动解锁把手以后，能够完成绳索的缓慢释放；停止驱动时，解锁装置能够快速自我锁紧，避免操作不当导致转移物损坏。
3、宇航员通过释放缓释操作杆实现减速，而不是拉动工具包减速，大大提高了安全性；采用双摩擦片贴合机构，可以调节贴合松紧程度，从而可改变缓降器的缓降速度，给不同要求下的使用带来方便；通过释放缓释操作杆，继而带动非线性碟簧推动摩擦片，提高了灵活性和操作性，即缓释操作杆左右摆动均可实现缓释目的。
4、工具包转移方法采用绳子牵引框架释放工具包方案，装置简单，操作容易，大大降低宇航员的工作难度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的着陆器工具包转移装置的初始状态示意图；
图2为本发明实施例所述的着陆器工具包转移装置的初始状态的立体结构示意图；
图3为本发明实施例所述的一种着陆器工具包转移到月面状态示意图；
图4为锁紧点分布示意图；
图5为缓释机构工作状态示意图；
附图标记说明：
0-着陆器，1-转移支点，2-工具包锁紧点，3-转移组件，4-转移组件锁紧点，5-缓释机构，6-转移吊点，7-驱动绳，8-轴套一，9-绳轮一，10-绳轮二，11-外壳，12-缓释操作杆，13-连杆，14-非线性碟簧，15-轴套二，16-螺栓，17-固定芯轴，18-挡块，19-花键一，20-挡板，21-第一连接杆，22-摩擦片一，23-摩擦片二，24-花键二，25-缓释绳进口处，26-缓释绳出口处，27-缓释绳，28-连接吊点。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-图5所示，一种着陆器工具包转移装置，包括转移组件3、工具包组件和驱动绳7，所述的转移组件3包括缓释机构5和框架，所述的框架设置两个，且为平行布置的三角形框架，两个框架的顶部通过一支撑杆连接，框架的长直角边贴近着陆器0布置，且框架的长直角边的位于底部的拐点为转移支点1，框架的长直角边的位于顶部的拐点为转移组件锁紧点4，连接两个框架顶部的支撑杆上设有连接吊点28和转移吊点6，框架通过转移支点1和转移组件锁紧点4与着陆器0相连，所述的工具包组件设置在两个平行布置的框架之间，所述的工具包组件包括工具包和工具包锁紧点2，工具包锁紧点2设置在工具包的背面，框架通过转移吊点6与工具包连接，所述的缓释机构5固定在在着陆器0上，所述的缓释机构5设置在两个框架之间的区域，驱动绳7的一端与缓释机构5连接，驱动绳7的另一端为自由端，缓释机构5通过缓释绳27与连接吊点28连接；
初始状态下，通过工具包锁紧点2将工具包与着陆器0锁紧，通过转移组件锁紧点4将框架的长直角边与着陆器0锁紧，缓释机构5的缓释绳未动作；释放状态下，锁紧点解锁，工具包及框架的长直角边与着陆器0解锁，框架绕转移支点1转动带动工具包下落，拉动驱动绳7控制缓释机构5的缓释绳27动作实现工具包缓慢释放。
所述缓释机构还包括绳轮一9、绳轮二10、外壳11、连杆13、非线性碟簧14、固定芯轴17、挡板20、缓释操纵杆12、摩擦片一22和摩擦片二23，所述缓释操纵杆12的一端与缓降器0的外壳11连接，所述缓释操纵杆12的中部与连杆13的一端铰接，连杆13的另一端与挡板20铰接，在固定芯轴17上套设有轴套一8，所述固定芯轴17的一端固定在着陆器0上，非线性碟簧14的一端通过一挡块压紧在挡板上，另一端通过另一挡块和螺栓16限位在套筒一8上，所述绳轮一9、绳轮二10和外壳11依次套设在轴套一8上，绳轮一9固定在轴套一8上且绳轮一9靠近着陆器0布置，所述绳轮二10与外壳11固定连接，在外壳11内滑动设有多个摩擦片二23，在外壳11内的轴套一8上滑动设有多个摩擦片一22，摩擦片一22和摩擦片二23之间交错布置且相互贴合，与非线性弹簧14相邻的为其中一个摩擦片一22，绳轮二10的一侧为缓释绳进口处25，绳轮一9的一侧为缓释绳出口处26，缠绕在绳轮一9上的缓释绳27的一端自缓释绳出口处26穿过连接吊点28后，从缓释绳进口处25缠绕在绳轮二10上。
每个摩擦片一22分别通过一第一连接杆21和一个花键一19连接，多个花键一19与轴套一上的外花键结构相配合，每个摩擦片二23通过第二连接杆与一个花键二24连接，多个花键二24与外壳11内部的内花键相配合。缓释机构初始状态下，通过调节螺栓16和挡块18位置，给非线性碟簧14施加预紧力，非线性碟簧14依次挤压挡板20、轴套二15和花键一19，花键一19和固定在上面的第一连接杆21沿轴套一8的轴线向左运动，从而带动与第一连接杆21连接的摩擦片一22挤压相对应的摩擦片二23，二者摩擦力增大，摩擦片一22通过花键一19和轴套一8带动绳轮一9减速，摩擦片二23通过外壳11带动绳轮二10减速，缓释绳27速度降低实现工具包缓慢下降。
在轴套一8上设有轴套二15，所述非线性碟簧14套设在轴套二15上，轴套二15在非线性弹簧14及挡板20作用下接触靠近非线性碟簧14的第一连接杆。
所述摩擦片一22和摩擦片二23均为圆形薄片状。是缓释机构5的核心，固定轴芯是缓释机构5的中心支架，主要承力零件。所述摩擦片一22设置五片，所述摩擦片二23设置四片。如此设置，提供足够的摩擦力。
两个框架前后正对布置，所述缓释机构5设置在两个框架之间的上方区域内。
在工具包的顶部设有工具包吊点，通过工具包吊点与转移吊点6的连接将工具包与框架连接。
工具包锁紧点2设置四个，且分上下两组对称设置在工具包的背面。
非线性碟簧14整体为半圆形，非线性碟簧14的水平轴线与固定轴芯17的中轴线重合。
一种着陆器工具包转移装置的转移方法，具体包括以下步骤：
步骤1：着陆器0稳定着陆在月表，宇航员拉出驱动绳7，并站在工具包正侧方位置；
步骤2：宇航员触发转移组件锁紧点4及工具包锁紧点2，实现框架及工具包与着陆器0解锁；
步骤3：宇航员拉拽驱动绳7进而摆动缓释操作杆12，缓释操作杆12摆动带动连杆13转动，连杆13带动非线性碟簧14沿轴线向右运动，使得非线性碟簧14压缩进而释放挡板20，摩擦片一22与摩擦片23之间的摩擦力减小，转移组件3和工具包在自身重力作用下，绕着转移支点1旋转；
步骤4：当工具包不断下降时，绳轮一9转动释放缓释绳27，由于缓释绳27穿过连接吊点28进入绳轮二10，此时绳轮二9与绳轮一10转动方向相反；
步骤5：当工具包不断下降且下降速度越来越快时，宇航员缓慢释放驱动绳7，使得非线性碟簧14释放进而挤压摩擦片一22运动，摩擦片一22挤压相对应的摩擦片二23，摩擦片二23挤压下一个摩擦片一，相邻的摩擦片挤压，摩擦力增大，摩擦片一22通过轴套一8带动绳轮一9减速，摩擦片二23通过外壳11带动绳轮二10减速，又由于摩擦片一22和摩擦片二23转动方向相反增加了摩擦距离，增大抵消工具包重力，实现工具包缓慢下降；
步骤6：保持步骤5的释放驱动绳7的速度，直至工具包缓慢与月表接触，宇航员完全放开驱动绳转移过程完成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。