球形(月球)车技术的应用

一、   球形车（行走器）的技术特点

该球形汽车（行走器）相对传统多轮（两轮以上）汽车（行走器）而言，是一个具有原创性的行走器新概念。该车仅以一个球形车轮为行走轮，其动力装置、驱动装置、转向装置等全部部件均安装在球形车轮内部。因而该车从外观上来看，完全是一个封闭的圆球。但该车同样具有前进、后退、转弯、刹车等功能，并且机动性、操作性和动态稳定性比传统行走器更好。球形车轮外壳根据不同的应用可以制成充气的橡塑外壳或钢性的金属壳。

球形行走器主要有以下几个技术特点：

1、    自重轻

 以锂电池作驱动能的球形行走器，标准乘员4人，包括相当于10千瓦的驱动装置，67V*270A的锂电池，其自重仅约320公斤（如不包括锂电池，其自重则不到150公斤），仅相当于传统电动行走器如电动轿车自重的40%--45%。但其最高速度可达100公里/小时，一次充电里程可达200公里以上。由于该行走器自重非常轻，因而储存电能的蓄电池重量可占整车重量的较大比重，最高可达60%，因而利用现有的锂电和镍氢电池技术，就可解决现有电动汽车一次充电行驶里程短的问题。如前述的球形行走器，如自重增加至400公斤（相当于再增加约100公斤的锂电池），则其一次充电里程可达约300公里以上，该行走器则成为非常实用的节能环保的载人行走器，并且可以水陆两栖行驶。

2、    安全性好

充气型的行走器在行驶过程中，整个球形充气外壳就是一个大的安全气囊，因而在行驶过程中即使撞上障碍物，行走器不易撞坏，乘员也不易受伤。由于该行走器有一套自动平衡系统，该行走器在行驶过程中，不论发生任何转向、刹车甚至翻转等，行走器内乘员始终处于向上的位置，即乘员和车厢部份不会发生翻转，因而该行走器的动态稳定性非常好，安全性也非常可靠。

3、    适用范围广

该行走器可以水陆两栖行驶，在沼泽、沙漠也有很好的通过性，甚至在水底都可以行驶。球形车轮既是行走轮同时也是一个封闭的工作舱体，且自重很轻，可以应用于星际登陆器或海底居住空间、作业或应用于特殊的需要场合使用，在不同的领域都可以得到广泛应用。

4、    环保节能，效率高

由于该行走器采用独特概念的驱动和转向系统，行驶时只相当于一个球形车轮作驱动轮，结构简单，效率高；并且其自重只有传统轮式行走器40%--45%，因而该行走器相对传统行走器可大大节省能源，使用现有锂电或镍氢电池技术就可以制成经济实用、环保节能而且可以水陆两栖的载人球形行走器，且生产成本仅相当于相同载员数电动汽车的45%--60%，甚至更低。

二、   球形汽车（行走器）技术的主要应用：

1、民用载人行走器（即球形汽车）

为适应道路和交通规则及满足节能环保的要求，民用载人球形行走器使用锂电池、镍氢电池或燃料电池作为能源。以锂电池球形行走器为例，行走器的直径通常在2.10-----3.00米之间，载员人数2—5人，自重200---500公斤(不含电池自重为140----170公斤)，一次充电里程180---320公里，最高可达400公里。速度70—100公里/小时，爬坡度15%---22%，最小转弯半径小于球形车轮的直径。可以在柏油路面、水泥路面、草地、沙漠、冰上或水上行驶。该球形车自重轻，驾驭灵活，使用费用经济，适用地域广，一次充电里程可满足实用出行需要，在行驶过程中，即使以60—70公里/小时的速度正面撞击障碍物，球形车都不会损坏，乘员也不会受伤；无论球形车撞车后如何翻转，车厢部份都非常稳定，不会随车一起翻转，安全性非常好。在水中的行驶速度也较普通船只为快，稳定性和操作性都很良好。

2、利用本技术制成游乐方面用的电动球形车

采用蓄电池供电，电机功率0.8—1.5千瓦，球形车直径2.5--3.0米,钢塑复合透明外壳,车速18公里/小时以下,爬坡18%，可载4人.整车视配置的不同，生产成本在几千至一万多元，可广泛应用于公园、海滨浴场、看楼车、旅游景点及其它游乐场所，可以水陆两栖，驾驶球形车在陆地或水面可相互碰撞，有一定刺激性和很强的玩乐趣味性。

蓄电池供电,电机60瓦,球形车直径1.1—1.3米,透明塑料外壳, 外观可制成足球等图案.速度5公里/小时,适合3—8岁儿童单独乘坐,属玩具类球形车,欧美市场需求比较大.也可以在公园或游乐场专门对孩子的游玩车,也在很强的趣味性,投资相对较少.

3、军事应用载人行走器或水陆两栖登陆工具

球形行走器可用于军事上运载士兵、武器的运输工具或作战工具，或无人遥控探雷、勘测，也可制成直径较大的快速水陆两栖登陆作战的运输工具。也可制成水下潜行的球形车，水下行驶时不易被敌方发现，上岸后又可迅速驶到作战区域，适用于短程水域的偷袭作战。两栖登陆用的球形船在水面行驶时，不会象普通船只一样会因风浪而发生船只受损、甚至翻船、沉没等事故。无论风浪对球形船形成方向不定的各种冲击，球形船的内部由于自动平衡系统的作用始终保持向上的位置，不会随球形外壳发生翻转，从而保证了船的稳定性和安全性。可以在较为恶劣的天气条件下实施军事行动。水陆两栖的登陆器在陆地的速度较快，一般可达到100公里/小时以上，水中的速度也较普通船只为快。陆地上的通过性很好，可以很容易越过1.0—2.5米高的障碍，因而降低了对登陆地点地形的要求，一般的海滩和陆地包括沼泽地都可以登陆作战。提高的作战的突击性和全方位攻击性，从而达到出其不意，攻其不备，很快赢得战斗的胜利。水陆两栖登陆球形船的直径可根据需要设计，最大直径可达到15米---20米，甚至更大。在陆地行驶的过程中，即使被枪弹穿透一定数量的弹孔，也不会影响正常行驶。

4、外星登陆的行星车,如月球车、火星车等

传统的机器人包括美国的“勇气号”和“机遇号”火星登陆器，通常都采用一般轮式的结构，轮式结构的最大缺点是动态稳定性不好，通过性比较差。动态稳定性不好，速度太快则容易发生翻倒，机器则不能正常工作；遇上障碍物被撞坏则更令人沮丧。通过性太差则影响机器人对环境的适应能力，特别是野外作业或营救及外星球登陆器。以美国的火星登陆机器人为例，由于采用轮式的结构，因而对着陆地点的环境条件要求非常苛刻，地点不平坦则影响机器人的勘探范围，地点如果地质太软如类似浮土，则机器人无法行走，如果是掉到水上更是彻底的失败。并且机器人着陆时必须依赖外面包裹的一层的充气囊在地上反复弹跳近一小时，才能安全着陆，还要完成自动打开这层包裹物件，机器人才能从中“走”出来，完成正常的工作。这一环节出现问题，则会功亏一篑。而且被抛弃的外层包裹物的重量对于每公斤发射费用高达上千万美金的着陆器而言，也是很大一笔额外的开支。

在美国宇航局的火星车设计理念中，也出现了一种叫做“风滚草”的火星车。“风滚草”就像一个圆球。它的内部，装载着多种天文探测仪器。在火星上约每秒20米的风力吹动下，这个直径6米的探测器能够以每秒10米的速度前进，当风向改变的时候，它会暂时停止移动，释放出一部分气体；当它准备重新启动时，气球又会重新充气，然后再向前滚动。虽然“风滚草”这个方案设计新颖，也有种种好处，但它随风而走，运行路线完全要听从风的摆布，无法控制方向是它的最大弱点；同时，如何把探测仪器安装在它的上面也是一个难题，即使把仪器安装好了，它不停翻滚拍出来的镜头也一定是天旋地转，不经处理没法看，因此它还没有真正派上用场。

如果应用本球形行走器作为火星车，从外观上来看和“风滚草”一模一样，但却正好克服了“风滚草”的不能自主行驶和无法安装探测仪器的难题。球形火星车相对普通轮式火星车，更容易实现远程遥控控制，其机动性，通过性和可控性能均优于轮式火星车。并且球形火星车自重轻，结构简单，故障少。充气式的球形火星车也能自动“伸缩”， 10米直径的球形机器人，在未充气之前可以收缩折叠到只有2米直径以内，只需充气膨胀便可正常打开，打开即可行驶，不易发生故碍。

球形火星车上可以很方便地安装各种探测仪器，如拍摄仪器、机械手等等，并且这些设备在行驶过种中不会翻转，随时可进行各种探测工作。

对于能完成同样工作的火星车本身来说，如果采用球形火星车，则其自重只有轮式火星车的40%---50%左右，因而同样可以节省大笔的发射费用或使其可以搭载更多的探测仪器，完成更多的勘测工作。球形火星车的充气外壳可以根据不同的着陆环境设计成不同的直径大小，其内部结构则变化不大，直径越大则着陆时的缓冲性越好，重量200公斤左右的球形机器人，其外部球形气囊直径可达8.0---10.0米左右，可以以60公里的速度在地球上正常着陆，并且不论以什么方向落在地面上，都可以正常行走。在地域上来说，不论落在陆地、沙漠、沼泽、水上都可以正常行走，在陆地上甚至可以很轻松地越过近2米高的障碍物，对环境的适应能力也比较传统轮式机器人大大提高。如果是载人球形登陆器，则球形外壳气囊既是降落时的缓冲气囊，又是落地后的行走车轮，还是宇航员的密封的工作空间。

5、应用于一般的科考、生产和其它特殊用途的的机器人

球形机器人具有以下几个特点：球形机器人速度可以设计得很快，可达到近100公里/小时，并且可以60—70公里/小时的速度撞击障碍物而不会损坏，无论经过何种碰撞，机器人都会都会自动恢复到行走状态，就象一个永远不会翻倒的机器人。该机器人对地形地貌的适用范围很广，该机器人可以水陆两栖行驶，在草地、沼泽、沙漠也能正常行驶。该机器人还具有很强通过能力，可以轻松越过相当于其球形外壳直径的五分之一的高度的障碍物。如球径1.0米的球形机器人就可以很轻松地越过高度为0.2米的障碍物。球形机器人同样可以安装机械手完成轮式机器人所能完成的工作，也同样具有自重轻，机动灵活等特点。

6、应用于海底勘测、居住及其它领域

刚性的球形容器都具有很好的抗正压和负压的力学结构，因而利用刚性球形外壳为行走轮的球形深海潜水器也能承受相对较大的正负压力差。在深海中，刚性球形外壳既是抗压舱体，也是行走轮。球形舱与外界只有静态密封的舱门等，而不似普通潜水器一样，即要有静态密封还要在螺旋桨等处有动态密封。球形潜水器大大提高了在高压下的密封安全性。在水下可以紧贴海底行走，也可以呈悬浮状行驶，具有很强的适应性。

华南理工大学有关专家多次观看本遥控模型的现场演示，均认为本技术在军事、外星登陆、机器人、民用载人器方面有很高的应用价值。

        我已试制球形月球车原理样机,并有实拍录象.可以发给有兴趣的朋友观看.