详情

原文传递一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置及方法

专利名称：	一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置及方法
摘要：	一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置及方法，所述装置包括减重平台主体(6)、配重单元(5)、二维平动单元(4)、倾角感知绞车单元(3)和张力绳索(2)。本发明利用简单的平衡原理和配重抵消重量的方法，简化了恒张力机构和复杂性控制的问题。基于拉拽绳索垂直倾角的感知和补充方式，采用小惯量二维平动单元(4)细调倾角感知绞车单元(3)位置的方法，实现控制策略简单、随动、低成本、快速、可靠的低重力模拟功能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京控制工程研究所
发明人：	贾永;邢琰;胡海霞;段文杰;王鹏基;谭顺栓;滕宝毅;牟小刚;毛晓艳;郝永波;刘祥
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-25T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-25T00:00:00+0800
申请号：	CN202111412979.X
公开号：	CN114229049A
代理机构：	中国航天科技专利中心
代理人：	陈鹏
分类号：	B64G7/00;G01M17/007;B;G;B64;G01;B64G;G01M;B64G7;G01M17;B64G7/00;G01M17/007
申请人地址：	100080 北京市海淀区北京2729信箱
主权项：	1.一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：包括减重平台主体(6)、配重单元(5)、二维平动单元(4)、倾角感知绞车单元(3)和张力绳索(2)，其中配重单元(5)、二维平动单元(4)、倾角感知绞车单元(3)和张力绳索(2)均安装在减重平台主体(6)上，减重平台主体(6)位于实验对象上方并跟随实验对象的运动而移动；张力绳索(2)一端连接实验对象，另一端绕过倾角感知绞车单元(3)后连接配重单元(5)，倾角感知绞车单元(3)连接在二维平动单元(4)上，在与减重平台主体(6)一起移动的过程中，倾角感知绞车单元(3)时刻感知张力绳索(2)连接实验对象的部分所在直线与铅垂方向的夹角，二维平动单元(4)从二维平面上两个相互垂直的方向带动倾角感知绞车单元(3)移动，对所述夹角进行实时补偿。 2.根据权利要求1所述的一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：所述的倾斜度感知绞车单元(3)包括倾斜度感知穿杆(31)、主滑轮(32)、滑轮侧倾旋转轴(33)和两个倾斜度传感器(34)；张力绳索(2)绕过主滑轮(32)并穿过倾斜度感知穿杆(31)，主滑轮(32)主轴固定架上端设置有滑轮侧倾旋转轴(33)，倾斜度感知穿杆(31)同时连接在主滑轮(32)和滑轮侧倾旋转轴(33)上，滑轮侧倾旋转轴(33)上安装有一个倾斜度传感器(34)，滑轮侧倾旋转轴(33)在张力绳索(2)左右偏移带动倾斜度感知穿杆(31)摆动时，也带动主滑轮(32)左右倾斜摆动，由此带动滑轮侧倾旋转轴(33)上安装的倾斜度传感器(34)感知实验对象相对于减重平台主体(6)的左右偏移位置方向及大小；另一个倾斜度传感器(34)安装于主滑轮(32)的轴上，在张力绳索(2)前后偏移带动倾斜度感知穿杆(31)摆动时，主滑轮(32)的轴上的倾斜度传感器(34)感知实验对象相对于减重平台主体(6)的前后偏移位置方向及大小。 3.根据权利要求2所述的一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：所述的二维平动单元(4)包括两个相互平行的横向电动滑台和一个垂直的纵向电动滑台，每个电动滑台又包括直线导轨(43)、驱动电机(42)和丝杠(45)，其中纵向水平滑台作为主吊滑台(41)，用于提供主滑轮(32)和滑轮侧倾旋转轴(33)的安装基面，主吊滑台(41)的运动方向和运动距离与两个倾斜度传感器(34)所感知的位置方向及大小相对应，形成闭环控制。 4.根据权利要求3所述的一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：所述的主吊滑台(41)的移动范围不小于400mm×400mm。 5.根据权利要求3所述的一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：所述的配重单元(5)包括配重砝码(51)、砝码导轨(52)、和配重滑轮(53)，张力绳索(2)绕过配重滑轮(53)连接配重砝码(51)，配重砝码(51)在张力绳索(2)的带动下沿砝码导轨(52)上下运动。 6.根据权利要求5所述的一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：所述的砝码导轨(52)沿重力方向设置。 7.根据权利要求3所述的一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：所述的张力绳索(2)由钢丝绳编织而成，具有较小的伸长率及较好的弯曲柔性。 8.根据权利要求3所述的一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：所述的张力绳索(2)与配重单元(5)的连接部分，还设置有多重增力滑轮组(7)，通过增力滑轮组(7)增加张力绳索(2)的根数以减少配重砝码的使用重量。 9.根据权利要求1或2或3所述的一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟装置，其特征在于：所述的减重平台主体(6)安装于实验场地上的天车或绳索牵引悬挂平台上。 10.一种基于减重配重和倾角感应的低重力模拟方法，其特征在于：在实验场地上的天车或绳索牵引悬挂平台上，设置二维平动驱动装置，二维平动驱动装置上设置定滑轮以及倾斜度传感器；利用张力绳索绕过所述定滑轮，一端连接低重力模拟实验对象，另一端连接配重；低重力模拟实验对象运动过程中，利用天车或绳索牵引悬挂平台的移动完成对低重力模拟实验对象的粗跟随；利用倾斜度传感器实时感知定滑轮在张力绳索的带动下所产生的倾斜角度并反馈给二维平动驱动装置，由二维平动驱动装置带动定滑轮移动完成对低重力模拟实验对象的精跟随，使得低重力模拟实验对象在运动过程中，张力绳索的拉力等于配重所受重力，同时张力绳索时刻与竖直方向尽可能保持一致。
所属类别：	发明专利