[發明專利]一種模擬微重力環境物件搬運訓練的裝置及其摩擦力矩補償方法

有效

• 申請號: 202011277027.7
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112498754B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 張立勛;王振漢;薛峰;陳旭陽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬微重力環境物件搬運訓練的裝置，其特征在于：包括用于懸吊的主支撐桿、設置在主支撐桿下端的滑輪平臺、設置在滑輪平臺一側的電機制動器和摩擦力補償電機、設置在滑輪平臺中的滑輪、設置在滑輪平臺另一側的滑輪平臺配重塊、設置在滑輪上的鋼絲繩，滑輪所在的軸通過聯軸器與電機制動器輸出軸連接，摩擦力補償電機上設置有編碼器，鋼絲繩的一端設置有模擬負載配重塊和把手配重塊、另一端設置有模擬負載，模擬負載上設置有多維力傳感器，多維力傳感器連接有把手，摩擦力補償電機用于產生抵消滑輪軸摩擦力矩的電機補償力矩，根據模擬負載質量的不同改變電機補償力矩的大小，消除重力對上下運動操作力的影響；首先為電機制動器通電，使電機制動器離開制動狀態，然后為多維力傳感器和摩擦力補償電機和編碼器通電，并等待其穩定，訓練平臺啟動；訓練開始前微調模擬負載和訓練平臺初始位置，使之滿足訓練環境，同時為電機控制器輸入模擬負載質量，使摩擦力補償電機產生的補償力矩滿足本次訓練要求；然后宇航員進入工作空間，根據訓練內容操作訓練平臺；訓練完成后，宇航員首先將模擬負載和滑輪平臺置于訓練開始時的初始位置，然后離開作業空間；宇航員離開后令電機制動器處于制動狀態并斷電；最后關閉多維力傳感器、摩擦力補償電機、編碼器并斷電。

2.根據權利要求1所述的一種模擬微重力環境物件搬運訓練的裝置，其特征在于：模擬負載、模擬負載配重塊的大小及質量相同。

3.一種依據權利要求1或2所述的模擬微重力環境物件搬運訓練的裝置的摩擦力矩補償方法，其特征在于：控制摩擦力補償電機輸出正弦顫動力矩使滑輪產生微小的擺動而始終處于動態，消除靜摩擦力；在運動過程中，控制摩擦力補償電機的電流量，間接控制摩擦力補償電機輸出補償力矩，補償力矩抵消了滑輪軸承的動摩擦力矩，消除了動摩擦力矩對滑輪轉動的影響，消除系統摩擦力對訓練操作力的影響，只保留物體的慣性力。