[發明專利]基于磁懸浮隨動的懸吊重力補償裝置

有效

• 申請號: 201810474166.5
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108382616B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 邱雪松;王亞楠;何一非;劉健;鄭子東;劉曉克
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種基于磁懸浮隨動的懸吊重力補償裝置，其主要包括磁懸浮驅動補償系統和懸吊補償系統，磁懸浮驅動補償系統包括磁懸浮驅動模塊、磁懸浮導軌，磁懸浮導軌上分別設兩個磁懸浮驅動模塊；所述懸吊補償系統包括懸吊架、懸吊恒力控制模塊和位置伺服模塊，懸吊架的四條支腿分別與上述磁懸浮驅動模塊固連，兩個位置伺服模塊設在懸吊架上的滑軌上，并分別與兩個懸吊恒力控制模塊垂直連接；所述位置伺服模塊包括兩個X向移動滑塊、Y向移動滑塊、伺服電機、絲杠和兩個輔助導桿；所述懸吊恒力控制模塊包括直流電機、卷揚筒、鋼絲繩、角度傳感器、拉力傳感器。本發明具有結構簡單，重力補償精度高，通用性強，可擴展性好等良好的綜合性能。

技術領域

本發明涉及一種航天器的地面測試裝置，特別是一種重力補償裝置。

背景技術

地面微重力模擬是隨著航天技術不斷發展而出現的研究領域。人類活動不斷地向太空發展，對航天器的研究越來越深入，在航天器的地面測試設備中，重力補償裝置是不可缺少的一部分，現有的微重力模擬方法主要有：落塔法、拋物飛行法、水浮法、氣浮法、懸吊法和磁懸浮法。

落塔法造價昂貴，空間飛行器尺寸受限，通用性差，且單次微重力實驗時間過短，無法全面考核飛行器的各性能指標。

拋物飛行法同樣造價昂貴，并受空間機器人外形尺寸、飛行器重量及飛行安全性等多重因素影響。同樣因單次實驗的時間短，無法全面考核飛行器的各項性能指標。

水浮法易受水的阻力和紊流的影響，降低飛行器的模擬精度。且飛行器須做專門防水密封處理，維護成本高，目前主要應用于宇航員的培訓試驗。

氣浮法只能實現平面的微重力實驗，而對于飛行器在三維空間的復雜運動測試則顯得無能為力，主要用于二維平動的輕-中-重載的飛行器微重力模擬。

懸吊法適用范圍相對較廣，可模擬三維空間運動，且成本相對較低。但支撐繩索的桁架結構復雜、導軌布局困難、加工精度要求高、占地空間大。受繩索隨動機構的運動摩擦、柔性索的隨動滯后運動和柔性抖動耦合等因素影響，重力補償精度難以保證。目前主要應用于輕質飛行器的微重力模擬實驗。

磁懸浮法通常與其他方法配合使用，具有能耗低、維修少、無污染的優點，但同時存在風險較大和兼容性小的缺點，目前在混合式重力補償裝置中應用較多。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單、占地空間小、成本低、通用性強、重力補償精度高、維護成本低的基于磁懸浮隨動的懸吊重力補償裝置。

本發明的技術方案如下：

本發明包括磁懸浮驅動補償系統和懸吊補償系統，整體結構為對稱結構；所述磁懸浮驅動補償系統包括磁懸浮驅動模塊和磁懸浮導軌，其中磁懸浮導軌為平行的兩條直線或曲線導軌，以適應月球車的直線或曲線行駛，每條磁懸浮導軌上分別設兩個磁懸浮驅動模塊；所述磁懸浮驅動模塊是利用磁懸浮列車中的磁懸浮技術，采用常導吸附式的懸浮原理，通過控制系統使得整個裝置獲得重力抵消，同時獲得牽引力，并與月球車同步隨動；

所述懸吊補償系統包括懸吊架、懸吊恒力控制模塊和位置伺服模塊，其中懸吊架的四條支腿分別與上述磁懸浮驅動模塊固連，由磁懸浮驅動模塊驅動，并將懸吊系統自身重量及其承擔的補償載荷傳遞給磁懸浮補償系統，實現月球車的重力實時補償；懸吊架的頂部設有兩條平行的滑軌，兩個相互平行的位置伺服模塊的兩端設在懸吊架上的滑軌上，并分別與兩個懸吊恒力控制模塊垂直連接；