一种仿生减阻火星车轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105966170A(43)申请公布日2016.09.28(21)申请号201610496531.3(22)申请日2016.06.29(71)申请人吉林大学地址130022吉林省长春市人民大街5988号(72)发明人邹猛闫云鹏袁宝峰陈百超林云成周涛李建桥(74)专利代理机构长春市四环专利事务所(普通合伙)22103代理人郭耀辉(51)Int.Cl.B60B19/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图6页(54)发明名称一种仿生减阻火星车轮(57)摘要本发明公开了一种仿生减阻火星车轮包括基体，其特征在于：所述基体表面上具有规则排列的数个凹坑；数个凹坑的几何投影面积之和与车轮基体表面积之比的范围在30％-50％之间，凹坑的形状为：(x，222y)∈D，其中D＝{(x，y)|(x-x0)+(y-y0)≤r}，本发明通过仿土壤动物体表的防粘脱土功能和体表性质，并应用到探测车车轮上，使探测车车轮具有防粘脱土功能。本发明结构简单，减少车轮阻力，防粘脱土的功能强，行走时能量消耗小，提高整个火星探测车的能量实际，延长时间工作，减少科研成本，增加火星探测车的行驶通过性。CN105966170ACN105966170A权利要求书1/1页1.一种仿生减阻火星车轮包括基体(1)，其特征在于：所述基体(1)表面上具有规则排列的数个凹坑(2)；数个凹坑(2)的几何投影面积之和与车轮基体表面积之比的范围在30％-50％之间，凹坑(2)的形状为：222其中D＝{(x，y)|(x-x0)+(y-y0)≤r}式中：r—凹坑半径，h—凹坑深度，x—凹坑任一点横坐标，y—凹坑任一点纵坐标，z—凹坑任一点竖坐标，x0—凹坑中心横坐标，y0—凹坑中心纵坐标；根据凹坑深度与凹坑半径的关系得出数学关系(R-h)2+r2＝R2，求出所需球冠半径其中R为所需球冠的半径，r为凹坑半径，h为凹坑深度；凹坑半径r与凹坑个数Nt的关系可由下式：2Ntπr＝S1，其中r为凹坑半径，Nt为凹坑总个数，S1为凹坑在轮面上的投影面积；所述非轴向相邻两个凹坑(2)的中心夹角α为18°；所述凹坑(2)的深度h1为3mm，半径R1为44.2mm，轴向相邻凹坑中心与车轮中心夹角β为18.62°，靠近基体边缘凹坑中心与基体边缘的夹角γ为9.94°。2.根据要求1所述的一种仿生减阻火星车轮，其特征在于：所述基体(1)最大外圆半径R2为142mm，最大内圆半径R3为137mm，基体(1)厚度为5mm。3.根据要求1所述的一种仿生减阻火星车轮，其特征在于：所述的基体(1)外轮廓所需所需圆的半径R4为752mm，内轮廓所需圆的R5半径为747mm。4.根据要求1所述的一种仿生减阻火星车轮，其特征在于：所述基体(1)为鼓形，材质为铝基碳化硅。2CN105966170A说明书1/3页一种仿生减阻火星车轮技术领域[0001]本发明涉及一种探测车车轮，特别涉及一种仿生减阻火星车轮。背景技术[0002]目前，我国对于火星的探索还处在初级阶段，而由于火星表面特殊的形貌特征(表面覆盖一层风化层，且有大量岩石存在)，而在其表面执行探测任务的探测车需要保证有良好的平顺性和稳定性，随着我国对火星探测的不断推进，一款能很好适应火星表面，并能顺利完成探测任务的探测车车轮对于火星探测来说，是很有必要的，受发射质量和尺寸的限制，且太阳能电池板容易被火星尘土覆盖，因此火星探测车太阳能电池板能量吸收效率很低，行走时能量消耗很大，故能量是否充足是制约火星探测车能否正常工作的重要原因，现有登陆火星的探测车车轮，大多为刚性轮或半刚性轮，结构复杂，防粘脱土的功能差，行走时能量消耗很大，影响整个火星探测车的能量使用，不能长时间工作，增加科研成本；[0003]土壤动物(如蜣螂)的非光滑体表与粘性土壤经常直接接触，但生物却能活动自如而自身不粘土；为适应生存环境，土壤动物经过长期的进化，其体表具备很强的防粘脱土的功能；对大量土壤动物的研究表明，土壤动物的防粘脱土功能主要取决于它们的体表性质，包括体表的几何形态、体表物质构成、体表的电学性质、体表柔性与体表液等等；其中，体表的几何非光滑形态是其具有减粘脱附能力的十分重要的原因之一；其特点是：一定几何形状的结构单元(凹坑)随机地或按一定规律地分布于体表某些部位，表现出明显的几何非光滑特性；不同土壤动物体表结构单元形状大致可分为鳞片形、凸包形、凹坑形、波纹形、刚毛形以及前面两种或多种形状结合的混合形；不同土壤动物体表几何结构单元(凹坑)的形态和尺寸不相同或某一几何特征指标的分布规律各有不同；大致有均匀分布、规律分布、随机分布和分形分布等；同一土壤动物体表各部位呈现的几何非光滑形态各异，这与土壤动物对环境适应的生物进化过程、特别