[發明專利]一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統和方法

有效

• 申請號: 201810962035.1
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN108820268B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 張永康;呂世猛;董文博
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;徐蘇明

1.一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統，所述系統包括無人機(1)、繩系可回收裝置(2)、載荷艙(3)和控制中心(4)，所述載荷艙(3)，用于根據控制指令在下降過程中生成微重力實驗數據，并將所述微重力實驗數據傳輸至所述控制中心(4)，其特征在于：

所述無人機(1)下方連接所述繩系可回收裝置(2)，所述繩系可回收裝置(2)下方連接所述載荷艙(3)；

所述控制中心(4)，用于分別向所述無人機(1)、所述繩系可回收裝置(2)和所述載荷艙(3)發送控制指令；

所述無人機(1)，用于根據所述控制指令將所述繩系可回收裝置(2)和所述載荷艙(3)提升至預定高度；

所述繩系可回收裝置(2)，用于根據所述控制指令向下釋放所述載荷艙(3)。

2.根據權利要求1所述的基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統，其特征在于，所述繩系可回收裝置(2)包括與所述無人機(1)連接的外框(24)、固定在所述外框(24)內的電機(21)、隨所述電機(21)的轉軸轉動的卷盤(22)以及卷繞于所述卷盤(22)上的繩索(23)，所述繩索(23)連接所述載荷艙(3)；

所述電機(21)，用于根據所述控制指令以第一轉速轉動，釋放所述卷盤(22)上的所述繩索(23)，以使所述載荷艙(3)處于自由落體運動狀態。

3.根據權利要求2所述的基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統，其特征在于，所述載荷艙(3)包括與所述繩索(23)連接的內部中空的艙體(31)、位于所述艙體(31)內部的載荷平臺(32)以及設置于所述載荷平臺(32)周圍的加速度控制裝置(33)；

所述加速度控制裝置(33)，用于當所述艙體(31)隨所述繩索(23)被釋放時，根據所述控制指令啟動，以使所述載荷平臺(32)處于微重力狀態；

所述載荷平臺(32)，用于在處于微重力狀態時，生成所述微重力實驗數據。

4.根據權利要求3所述的基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統，其特征在于，

當所述繩索(23)的釋放時間達到第一預定時間時，所述無人機(1)還用于根據所述控制指令以第一設定速度進行垂直向下運動，以使所述載荷平臺(32)保持微重力狀態。

5.根據權利要求4所述的基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統，其特征在于，

當所述無人機(1)以所述第一設定速度垂直向下運動時間達到第二預定時間時，所述無人機(1)還用于根據所述控制指令逐漸降低所述第一設定速度，直至所述無人機(1)處于懸停狀態，所述電機(21)還用于根據所述控制指令逐漸降低所述第一轉速，直至所述載荷艙(3)處于懸浮狀態。

6.一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制方法，其特征在于，應用如權利要求1至5任一項所述的基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統，所述方法包括：

步驟1，無人機將繩系可回收裝置和載荷艙提升至預定高度；

步驟2，繩系可回收裝置向下釋放載荷艙；

步驟3，載荷艙在下降過程中產生微重力環境，得到微重力實驗數據，并將所述微重力實驗數據傳輸至控制中心。

7.根據權利要求6所述的基于繩系可回收的無人機空間微重力控制方法，其特征在于，所述繩系可回收裝置包括與所述無人機連接的外框、固定在所述外框內的電機、隨所述電機的轉軸轉動的卷盤以及卷繞于所述卷盤上的繩索，所述繩索連接所述載荷艙；所述步驟2的具體實現包括：

所述電機以第一轉速轉動，釋放所述卷盤上的所述繩索，以使所述載荷艙處于自由落體運動狀態。

8.根據權利要求7所述的基于繩系可回收的無人機空間微重力控制方法，其特征在于，所述載荷艙包括與所述繩索連接的內部中空的艙體、位于所述艙體內部的載荷平臺以及設置于所述載荷平臺周圍的加速度控制裝置；所述步驟3的具體實現包括：

當所述艙體隨所述繩索被釋放時，所述加速度控制裝置啟動，以使所述載荷平臺處于微重力狀態；

在處于微重力狀態時，所述載荷平臺生成所述微重力實驗數據。