阅读说明：本技术 一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置 (Planet vehicle traction testing device used in vacuum high-temperature and low-temperature environment ) 是由 檀傈锰 袁宝峰 张泽洲 潘冬 邹猛 刘雅芳 林云成 陈明 杨铭 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置,包括机架、6套车轮阻力加载单元、牵引绳、拉力传感器、测试及控制机柜；车轮阻力加载单元包括加载主动轮、履带、从动轮、支撑柱、扭矩及转速传感器、加载电机及减速器；6套车轮阻力加载单元安装在机架上,星球车位于车轮阻力加载单元上,星球车的棘爪车轮与履带接触,履带表面具有棘爪式拨片结构,星球车的棘爪车轮与履带表面的棘爪式拨片结构相接触；拉力传感器安装在星球车车体上,拉力传感器通过牵引绳与机架连接；本发明能够适应星球车体通过主动悬架变形,给6个棘爪式车轮独立施加阻力矩负载,能够完成在真空高低温环境下星球车牵引力测试。(A traction testing device for a planet vehicle in a vacuum high-temperature and low-temperature environment comprises a frame, 6 sets of wheel resistance loading units, a traction rope, a tension sensor and a testing and controlling cabinet; the wheel resistance loading unit comprises a loading driving wheel, a crawler belt, a driven wheel, a supporting column, a torque and rotating speed sensor, a loading motor and a speed reducer; 6 sets of wheel resistance loading units are installed on the frame, the planet vehicle is positioned on the wheel resistance loading units, the pawl wheels of the planet vehicle are in contact with the crawler, the surface of the crawler is provided with a pawl type shifting sheet structure, and the pawl wheels of the planet vehicle are in contact with the pawl type shifting sheet structure on the surface of the crawler; the tension sensor is arranged on the planet car body and is connected with the frame through a traction rope; the invention can adapt to the deformation of a planet vehicle body through the active suspension, independently apply resisting moment loads to 6 pawl type wheels, and can finish the traction test of the planet vehicle in a vacuum high-low temperature environment.)

一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置

技术领域

本发明涉及深空探测星球车技术领域，具体涉及一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置。

背景技术

在深空探测中，星球车用于携带科学载荷完成星球表面的科学探测，六轮星球车是当前国际上主要采用的方案，我国火星车采用了主动悬架机构，能够实现车体高度改变(《一种星球车可变主动悬架机构》CN 201911135824.9，《六轮星球探测车可伸缩悬架机构》CN200810209565.5)，星球车在星球表面执行任务期间，需要在平地、坡道等不同路面行驶，为验证星球车在轨行驶能力，需要在实验室开展星球车牵引力测试工作。

发明内容

本发明提供了一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置，能够适应星球车体通过主动悬架变形，给6个棘爪式车轮独立施加阻力矩负载，能够完成在真空高低温环境下星球车牵引力测试。

一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置，包括机架、6套车轮阻力加载单元、牵引绳、拉力传感器、测试及控制机柜；

所述车轮阻力加载单元包括加载主动轮、履带、从动轮、支撑柱、扭矩及转速传感器、加载电机及减速器；

6套车轮阻力加载单元安装在机架上，车轮阻力加载单元之间的距离与星球车车轮间距匹配；星球车位于车轮阻力加载单元上，星球车的棘爪车轮与履带接触，履带表面具有棘爪式拨片结构，星球车的棘爪车轮与履带表面的棘爪式拨片结构相接触；拉力传感器安装在星球车车体上，拉力传感器通过牵引绳与机架连接，牵引绳与机架的连接点与星球车质心在同一高度，避免对星球车产生附件弯矩影响；

履带需要具有预定长度，当星球车主动悬架变形时，车体升高或降低，棘爪车轮能够在履带上前后移动。

车轮阻力加载时，由测试及控制机柜给出控制信号，加载电机及减速器带动加载主动轮旋转，加载主动轮带动履带和从动轮运动，履带上的棘爪式拨片结构与星球车的棘爪车轮相互接触作用，从而产生车轮阻力。

测试时，车轮阻力加载单元首先进入空载控制模式，星球车向前运动，加载主动轮带动履带和从动轮与加载主动轮相同速度运动，此时拉力传感器示数较小，主要由车轮阻力加载单元转动轴系摩擦引起的误差。逐步增加车轮阻力即扭矩传感器示数增大，星球车车轮带载运动，此时拉力传感器示数为星球车的牵引力。

6套车轮阻力加载单元独立控制，能实现星球车上下坡过程中前中后轮不同负载的模拟。

所述机架采用工字钢拼接，具有较高刚度，在测试过程中机架不发生变形；在机架表面包覆有隔热材料，避免在高低温环境下机架温度过高或过低产生变形。

所述牵引绳采用凯夫拉材料，具有质量轻且耐高低温环境的特点。

所述拉力传感器采用单向拉压传感器，拉力传感器包覆有隔热材料，避免高低温环境下温度引起传感器示数漂移。

所述加载主动轮和从动轮均采用陶瓷轴承，避免高低温环境下转动副变形摩擦力增大增加测试误差。

所述履带上的棘爪式拨片结构为非金属材料，棘爪式拨片结构与星球车的棘爪车轮上的棘爪相互作用，模拟车轮转动过程中行进阻力。

所述扭矩及转速传感器用于测试加载主动轮的转速和力矩，实现履带运动速速与加载主动轮转速相匹配，通过力矩得到给车轮施加的阻力负载；扭矩及转速传感器具有保温措施，避免温漂。

所述加载电机及减速器用于驱动加载主动轮，实现车轮阻力加载；加载电机及减速器均采用固体润滑，以适应真空环境，且同样具有保温措施，避免高低温引起转动副卡滞。

所述测试及控制机柜用于测试拉力传感器、扭矩及转速传感器示数，通过闭环反馈控制驱动加载电机运动。

本发明的有益效果：

本发明能够适应星球车体通过主动悬架变形，给6个棘爪式车轮独立施加阻力矩负载，能够完成在真空高低温环境下星球车牵引力测试。

附图说明

图1为本发明侧视图；

图2为本发明俯视图。

具体实施方式

参阅图1和图2所示，一种用于真空高低温环境下星球车牵引力测试装置，包括机架1、6套车轮阻力加载单元2、牵引绳3、拉力传感器4、测试及控制机柜5；

所述车轮阻力加载单元2包括加载主动轮2-1、履带2-2、从动轮2-3、支撑柱2-4、扭矩及转速传感器2-5、加载电机及减速器2-6；

6套车轮阻力加载单元2安装在机架1上，车轮阻力加载单元2之间的距离与星球车车轮间距匹配；星球车位于车轮阻力加载单元2上，星球车的棘爪车轮7与履带2-2接触，履带2-2表面具有棘爪式拨片结构2-7，星球车的棘爪车轮7与履带2-2表面的棘爪式拨片结构2-7相接触；拉力传感器4安装在星球车体6上，拉力传感器4通过牵引绳3与机架1连接，牵引绳3与机架1的连接点与星球车质心在同一高度，避免对星球车产生附件弯矩影响；

履带2-2需要具有预定长度，当星球车主动悬架变形时，车体升高或降低，棘爪车轮7能够在履带2-2上前后移动。

车轮阻力加载时，由测试及控制机柜给出控制信号，加载电机及减速器2-6带动加载主动轮2-1旋转，加载主动轮2-1带动履带2-2和从动轮2-3运动，履带2-2上的棘爪式拨片结构与星球车的棘爪车轮7相互接触作用，从而产生车轮阻力。

测试时，车轮阻力加载单元2首先进入空载控制模式，星球车向前运动，加载主动轮2-1带动履带2-2和从动轮2-3与加载主动轮2-1相同速度运动，此时拉力传感器4示数较小，主要由车轮阻力加载单元2转动轴系摩擦引起的误差。逐步增加车轮阻力即扭矩传感器示数增大，星球车车轮带载运动，此时拉力传感器4示数为星球车的牵引力。

6套车轮阻力加载单元2独立控制，能实现星球车上下坡过程中前中后轮不同负载的模拟。

所述机架1采用工字钢拼接，具有较高刚度，在测试过程中机架不发生变形；在机架1表面包覆有隔热材料，避免在高低温环境下机架温度过高或过低产生变形。

所述牵引绳3采用凯夫拉材料，具有质量轻且耐高低温环境的特点。

所述拉力传感器4采用单向拉压传感器，拉力传感器4包覆有隔热材料，避免高低温环境下温度引起传感器示数漂移。

所述加载主动轮2-1和从动轮2-3均采用陶瓷轴承，避免高低温环境下转动副变形摩擦力增大增加测试误差。

所述履带2-2上的棘爪式拨片结构2-7位非金属材料，棘爪式拨片结构2-7与星球车的棘爪车轮7上的棘爪相互作用，模拟车轮转动过程中行进阻力。

所述扭矩及转速传感器2-5用于测试加载主动轮2-1的转速和力矩，实现履带2-2运动速速与加载主动轮2-1转速相匹配，通过力矩得到给车轮施加的阻力负载；扭矩及转速传感器2-5具有保温措施，避免温漂。

所述加载电机及减速器2-6用于驱动加载主动轮2-1，实现车轮阻力加载；加载电机及减速器2-6均采用固体润滑，以适应真空环境，且同样具有保温措施，避免高低温引起转动副卡滞。

所述测试及控制机柜5用于测试拉力传感器4、扭矩及转速传感器2-5示数，通过闭环反馈控制驱动加载电机运动。