一种火星飞行器的地面部署装置及方法

技术领域

本发明涉及一种飞行器的地面部署装置及方法，属于旋翼式火星飞行器技术领域。

背景技术

火星作为与地球最为相近的行星，近期备受人们的关注。为探测生命的起源和行星的发展历史，火星采样返回已成为各国探测火星的主要任务，火星飞行器探测形式探测效率更高，探测范围更加广泛。使用火星飞行器执行火星采样返回任务，可以采集更远处的具有科学价值的样品。

由于四旋翼式火星飞行器尺寸包络不满足发射需求，需要对四旋翼式火星飞行器进行折展，折展后的飞行器需要能够承受发射过程中造成的过载和在火星着陆后可依靠着陆器对火星飞行器进行释放并提供起飞环境。现有的火星飞行器地面部署时，需要将装置整体从着陆放上移动到火星地表，这就导致机械臂承受了较大的载荷，增加了机械臂的故障风险，在火星这种维修条件极度严苛的条件下，对飞行器部署造成的影响及损失难以估量，其部署方式受周围地形的影响，适应性较低，影响飞行器的部署效率及部署质量。

因此，亟需提出一种火星飞行器的地面部署装置及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对上述火星飞行器部署方式受周围地形的影响，适应性较低的缺陷，提供一种火星飞行器的地面部署装置及方法，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种火星飞行器的地面部署装置，包括顶盖、火星飞行器、推送装置和下包络体，所述顶盖与下包络体连接，顶盖与下包络体形成的包络体内设置有火星飞行器、推送装置，火星飞行器设置在推送装置上部。

优选的：所述顶盖包括上盖板、侧盖板、端盖挂钩、固定锁架、钢橡胶、转动锁架、扭簧和顶盖定位球头，侧盖板的上部通过扭簧与上盖板连接，侧盖板的上部设置有转动锁架，上盖板设置有固定锁架，固定锁架与转动锁架连接，固定锁架的竖直面设置有钢橡胶，所述侧盖板的下部设置有端盖挂钩，上盖板上设置有顶盖定位球头。

优选的：所述上盖板为正方形，正方形的上盖板的四个边分别设置有侧盖板。

优选的：所述下包络体包括外壳、第一锁片、第二锁片、下包络体胀断器、钢丝绳、张紧件、钢丝绳定位柱、圆滑套、锁滑销、方滑套和弹簧，第一锁片、第二锁片将钢丝绳一端夹紧，第一锁片、第二锁片之间设置有弹簧，第二锁片与下包络体胀断器连接，下包络体胀断器设置在第一锁片上部，钢丝绳上设置有张紧件，外壳的底部设置有第二锁片，外壳的侧面设置有方滑套、圆滑套和钢丝绳定位柱，锁滑销与圆滑套滑动连接，锁滑销与方滑套连接，钢丝绳的另一端穿过钢丝绳定位柱与锁滑销连接，弹簧在圆滑套、锁滑销之间，端盖挂钩与锁滑销建立配合。

优选的：所述推送装置包括飞行器胀断器、飞行器定位球头、推送器外壳、推送器内壳、丝杠、滑块、推升支架、固定支架和电机，推送器内壳滑动连接有推送器外壳，推送器内壳与下包络体连接，电机的输出端通过减速器与丝杠连接，丝杠通过固定支架与下包络体连接，丝杠与滑块螺纹连接，滑块与推升支架连接，推升支架与推送器外壳连接，推送器外壳的上端设置有飞行器定位球头，推送器外壳的上端中部设置有飞行器胀断器，飞行器胀断器与火星飞行器连接，火星飞行器的下部与飞行器定位球头配合设置，火星飞行器的下部与顶盖定位球头配合设置。

一种火星飞行器的地面部署方法，采用一种火星飞行器的地面部署装置，包括以下步骤：

S1:收纳；

S2:部署。

优选的：S1中，火星飞行器与推送装置通过胀断器进行连接，顶盖的顶盖定位球头和推送装置的飞行器定位球头将飞行器在水平面内继续固定，调节张紧件，锁滑销压紧端盖挂钩。

优选的：S2包括以下步骤：

S2.1：顶盖与下包络体分离；

S2.2：火星飞行器通过上升的方式从下包络体内移出。

优选的：S2.1中，当对火星飞行器进行部署时，下包络体胀断器胀断，使第一锁片、第二锁片分离，钢丝绳失去拉力，在弹簧的作用下，锁滑销向上运动，并与端盖挂钩分离，在扭簧的作用下，侧盖板向上翻折展开，顶盖完全展开之后，使用机械臂将顶盖移开。

优选的：S2.2中，启动电机，电机通过一级减速器和二级减速器带动丝杠进行旋转，滑块通过推升支架带动推送器外壳向上运动，飞行器随着推送器外壳向上运动，飞行器从下包络体内移出，火星飞行器上的旋翼臂和着陆腿进行展开，飞行器胀断器通电胀断，展开后飞行器旋翼开始旋转，最后飞行器飞离着陆器。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的飞行器在着陆平台上进行部署起飞，对着陆器周围地形依赖性不强，部署的适用性更强，不受地形限制。

2、本发明具有推送装置，可以将火星飞行器进行向上的推举，使飞行器展开，部署装置的下包络体不需要展开，所需部署面积比地面部署方案小，紧凑性高。

3、本发明部署过程中，只需用机械臂将部署装置的顶盖摘下，机械臂所受的载荷小，极大的避免了机械臂发生故障的风险，为火星飞行器的顺利部署提供保障。

附图说明

图1是一种火星飞行器的地面部署装置及方法的立体图；

图2是一种火星飞行器的地面部署装置及方法的剖视图；

图3是图2中A处放大图；

图4是顶盖的结构示意图；

图5是图4中B处的结构示意图；

图6是图4中C处的结构示意图；

图7是推送装置的结构示意图；

图8是下包络体的结构示意图；

图9是图8中D处放大图；

图10是火星飞行器的部署过程示意图。

图中：1-顶盖，2-火星飞行器，3-推送装置，4-下包络体，1-1-上盖板，1-2-侧盖板，1-3-端盖挂钩，1-4-固定锁架，1-5-钢橡胶，1-6-转动锁架，1-7-扭簧，1-8-顶盖定位球头，3-1-飞行器胀断器，3-2-飞行器定位球头，3-3-推送器外壳，3-4-推送器内壳，3-5-丝杠，3-6-滑块，3-7-推升支架，3-8-固定支架，3-9-电机，4-1-外壳，4-2-第一锁片，4-3-第二锁片，4-4-下包络体胀断器，4-5-钢丝绳，4-6-张紧件，4-7-钢丝绳定位柱，4-8-圆滑套，4-9-锁滑销，4-10-方滑套，4-11-弹簧。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

具体实施方式一：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署装置，包括顶盖1、火星飞行器2、推送装置3和下包络体4，所述顶盖1与下包络体4可拆卸连接，顶盖1与下包络体4形成的包络体内设置有火星飞行器2、推送装置3，火星飞行器2设置在推送装置3上部，着陆器5上设置有下包络体4和机械臂6，机械臂6与顶盖1建立配合；本发明的飞行器在着陆平台上进行部署起飞，对着陆器周围地形依赖性不强，部署的适用性更强，不受地形限制。

具体实施方式二：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署装置，所述顶盖1包括上盖板1-1、侧盖板1-2、端盖挂钩1-3、固定锁架1-4、钢橡胶1-5、转动锁架1-6、扭簧1-7和顶盖定位球头1-8，侧盖板1-2的上部通过扭簧1-7与上盖板1-1连接，侧盖板1-2的上部通过第一转轴与上盖板1-1连接，第一转轴上套装有扭簧1-7，扭簧1-7的两端分别顶紧侧盖板1-2、上盖板1-1，侧盖板1-2的上部固定设置有转动锁架1-6，上盖板1-1的边缘固定设置有固定锁架1-4，固定锁架1-4与转动锁架1-6通过第二转轴连接，固定锁架1-4的竖直面设置有钢橡胶1-5，第一转轴与第二转轴同轴设置，转动锁架1-6的端部设置有滑动通孔，滑动孔内设置有弹簧，第一弹簧的两端设置有限位块，固定锁架1-4的侧面设置有限位孔，在转动锁架1-6转动90°时，转动锁架1-6与固定锁架1-4的竖直面平行，且转动锁架1-6与钢橡胶1-5接触，被固定锁架1-4的侧面压缩的第一弹簧的弹力释能释放，推动限位块伸出滑动孔插入到限位孔内，实现定位，顶盖1上部设置有把手，机械臂通过抓取把手将顶盖移走，所述侧盖板1-2的下部设置有端盖挂钩1-3，上盖板1-1上设置有四个周向等距布置的顶盖定位球头1-8；本发明部署过程中，只需用机械臂将部署装置的顶盖摘下，机械臂所受的载荷小，极大的避免了机械臂发生故障的风险，为火星飞行器的顺利部署提供保障。

具体实施方式三：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署装置，所述上盖板1-1为正方形，正方形的上盖板1-1的四个边分别设置有侧盖板1-2。

具体实施方式四：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署装置，所述下包络体4包括外壳4-1、第一锁片4-2、第二锁片4-3、下包络体胀断器4-4、钢丝绳4-5、张紧件4-6、钢丝绳定位柱4-7、圆滑套4-8、锁滑销4-9、方滑套4-10和弹簧4-11，第一锁片4-2、第二锁片4-3将钢丝绳4-5一端夹紧，第一锁片4-2、第二锁片4-3之间设置有被压缩的弹簧4-11，第二锁片4-3与下包络体胀断器4-4通过螺栓连接，下包络体胀断器4-4设置在第一锁片4-2上部并压紧第一锁片4-2，钢丝绳4-5上设置有张紧件4-6，方形的外壳4-1的底部中心固定设置有第二锁片4-3，外壳4-1的四个侧面各设置有从上到下顺次布置的一个方滑套4-10、一个圆滑套4-8和若干钢丝绳定位柱4-7，锁滑销4-9的上下两端分别具有方形滑杆和圆形滑杆，锁滑销4-9的底面加工有与端盖挂钩1-3对应的斜面，锁滑销4-9的圆形滑杆与圆滑套4-8滑动连接，锁滑销4-9的方形滑杆与方滑套4-10连接，钢丝绳4-5的另一端滑动穿过钢丝绳定位柱4-7与锁滑销4-9的圆形滑杆连接，锁滑销4-9的圆形滑杆上套装有弹簧4-11，弹簧4-11的两端顶紧在圆滑套4-8、锁滑销4-9之间，圆滑套4-8与方滑套4-10之间设置有开口，端盖挂钩1-3通过开口伸入并与锁滑销4-9建立配合，端盖挂钩1-3的中部设置有用于避让圆形滑杆的豁口。

具体实施方式五：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署装置，所述推送装置3包括飞行器胀断器3-1、飞行器定位球头3-2、推送器外壳3-3、推送器内壳3-4、丝杠3-5、滑块3-6、推升支架3-7、固定支架3-8和电机3-9，推送器内壳3-4的外侧滑动连接有推送器外壳3-3，推送器内壳3-4与下包络体4固定连接，推送器内壳3-4与电机3-9固定连接，电机3-9的输出端通过减速器与丝杠3-5连接，丝杠3-5通过固定支架3-8与下包络体4固定连接，固定支架3-8上设置有轴承座，丝杠3-5的端部与轴承座连接，滑块3-6为丝母，推升支架3-7的侧面加工有竖向滑口，固定支架3-8的上端穿过滑口后通过轴承座与丝杠3-5连接，起到限制推升支架3-7转动的作用，丝杠3-5为滚珠丝杠，丝杠3-5与滑块3-6螺纹连接，滑块3-6与推升支架3-7的下部固定连接，推升支架3-7的上部与推送器外壳3-3固定连接，电机3-9的输出端通过一级减速器3-10与二级减速器3-11连接，二级减速器3-11的输出端与丝杠3-5连接，推送器外壳3-3的上端面设置有四个周向等距布置的飞行器定位球头3-2，推送器外壳3-3的上端中部设置有飞行器胀断器3-1，飞行器胀断器3-1与火星飞行器2连接，火星飞行器2的下部与飞行器定位球头3-2配合设置，火星飞行器2的下部与顶盖定位球头1-8配合设置；本发明具有推送装置，可以将火星飞行器进行向上的推举，使飞行器展开，部署装置的下包络体不需要展开，所需部署面积比地面部署方案小，紧凑性高。

具体实施方式六：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署方法，采用所述的一种火星飞行器的地面部署装置，包括以下步骤：

S1:收纳；

S2:部署。

具体实施方式七：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署方法，S1中，飞行器收展状态下的火星飞行器2与推送装置3通过胀断器3-1进行固定连接，顶盖1的顶盖定位球头1-8和推送装置3的飞行器定位球头将飞行器在水平面内继续固定，避免火星飞行器2发生左右晃动的现象，调节张紧件4-6，锁滑销4-9压紧端盖挂钩1-3，与端盖挂钩1-3相互进行固定，使火星飞行器进一步压紧，固定在整体的包络内部，使其可以承受发射过程中产生的过载和振动；本发明能够使飞行器在折展状态抵抗发射过程中产生的过载和振动，以及在火星地面着陆之后安全可靠的释放火星飞行器，并为火星飞行器提供飞行环境。

具体实施方式八：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署方法，S2包括以下步骤：

S2.1：顶盖1与下包络体4分离；

S2.2：火星飞行器2通过上升的方式从下包络体4内移出。

具体实施方式九：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署方法，S2.1中，当对火星飞行器2进行部署时，下包络体胀断器4-4开始通电，胀断器胀断，使第一锁片4-2、第二锁片4-3分离，钢丝绳4-5失去拉力，在弹簧4-11的作用下，锁滑销4-9向上运动，并与端盖挂钩1-3分离，在扭簧1-7的作用下，侧盖板1-2向上翻折展开，转动锁架1-6与侧盖板1-2相连接连接，固定锁架1-4将转动锁架1-6的翻折角度(上盖板与侧盖板的夹角)控制在90°–180°之内，并且固定锁架上装有钢橡胶1-5，来减缓侧板翻折过程中带来的冲击，顶盖1完全展开之后，使用机械臂6将顶盖1移开。

具体实施方式十：结合图1-10说明本实施方式，本实施方式的一种火星飞行器的地面部署方法，S2.2中，启动电机3-9，电机3-9通过一级减速器3-10和二级减速器3-11带动丝杠3-5进行旋转，由于滚珠丝杠3-5被固定支架3-8所固定，所以滑块3-6通过推升支架3-7带动推送器外壳3-3向上运动，飞行器2随着推送器外壳3-3一起向上运动，飞行器2从下包络体4内移出，火星飞行器2上的旋翼臂和着陆腿通过第一扭簧进行展开，飞行器胀断器3-1通电胀断，展开后飞行器旋翼开始旋转，最后飞行器飞离着陆器5。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。