[發明專利]一種多目標六自由度微重力地面模擬系統及使用方法

有效

• 申請號: 202110600511.7
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113264203B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 劉延芳;周芮;齊乃明;佘佳宇;齊驥;倪晨瑞;王旭;霍明英;趙鈞;劉振
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開了一種多目標六自由度微重力地面模擬系統及使用方法，屬于地面微重力模擬試驗技術領域。包括高剛度龍門架、離散式導向系統、六自由度仿真平臺、運動測量系統，高剛度龍門架固定在地面上，離散式導向系統安裝在高剛度龍門架的下表面上，六自由度仿真平臺與離散式導向系統滑動連接，且懸吊于離散式導向系統的下方，運動測量系統安裝在高剛度龍門架的四周。本發明容許不少于5個六自由度仿真平臺同時進行地面模擬運動，采用組合式二維運動系統和豎直升降系統跟蹤空間位置，三自由度轉動系統適應空間姿態，恒力保持系統提供微重力環境，使得整個系統能夠適應載荷六自由度較大范圍機動和多載荷交錯式運動模擬。

技術領域

本發明涉及一種多目標六自由度微重力地面模擬系統及使用方法，屬于地面微重力模擬試驗技術領域。

背景技術

隨著空間科學技術的不斷發展，無論是近地導航還是深空探測，航天器的研發頻率越來越高，系統功能越來越復雜，驗證新技術新方案的頻次越來越多。然而，航天器的技術風險性高、系統功能復雜、發射成本較高、試驗失敗損失較大，為了盡可能降低航天器發生故障或失效造成的損失，保證航天器的高可靠性尤為重要。因此，在地面進行盡可能多的基于空間環境的試驗模擬是發射任務成功的基本保障。其中較為關鍵的地面模擬試驗環境是微低重力環境，目前可大致分為托舉式和懸吊式兩種方案。

托舉式支撐平臺在下方，載荷在上方，采用支撐力平衡重力的方式；懸吊式基礎平臺在上方，載荷在下方，采用拉力平和重力的方式。相較于懸掛式方法，托舉式方案較為笨重，豎直方向運動行程受限，無法滿足大范圍的模擬運動需求，而懸吊式可通過柔性繩索伸縮形式完成豎直方向運動，運動行程更大。此外，由于托舉式方案保障機構在下端，存在干涉風險，特別是對于多航天器協同仿真任務，難以進行交錯運動；而懸吊式在載荷附近僅有繩索占位，也可以通過規劃吊點位置進行干涉規避。相比而言，懸吊式方案更加靈活，更適合進行多航天器交互式協同仿真任務。

隨著航天器的發展，對航天器地面微重力試驗模擬技術提出了新的要求對全自由度、多航天器協同、高普適性的地面模擬試驗系統提出了強烈需求。

發明內容

本發明的目的在于提出一種多目標六自由度微重力地面模擬系統及使用方法，以解決現有技術中存在的問題。

一種多目標六自由度微重力地面模擬系統，多目標六自由度微重力地面模擬系統包括高剛度龍門架、離散式導向系統、六自由度仿真平臺、運動測量系統，

高剛度龍門架固定在地面上，離散式導向系統安裝在高剛度龍門架的下表面上，六自由度仿真平臺與離散式導向系統滑動連接，且懸吊于離散式導向系統的下方，運動測量系統安裝在高剛度龍門架的四周。

進一步的，高剛度龍門架，用于為整個多目標六自由度微重力地面模擬系統提供基礎運動平臺；

離散式導向系統，用于為六自由度仿真平臺提供運動支持和導向；

六自由度仿真平臺，用于作為整個多目標六自由度微重力地面模擬系統的運動單元；

運動測量系統，用于測量六自由度仿真平臺中載荷的六自由度位姿。

進一步的，離散式導向系統包括若干支撐塊，若干支撐塊固定安裝在高剛度龍門架的下表面上，形成供六自由度仿真平臺運動的軌道。

進一步的，每個支撐塊包括連接塊、滑輪、導向槽和承重板，連接塊固定連接在高剛度龍門架的下表面上，連接塊的下表面固定連接于承重板的上表面上，滑輪設有兩層，由內至外設置在連接塊的周圍，兩層滑輪間形成導向槽。

進一步的，連接塊為永磁體，高剛度龍門架為能被永磁體吸引的材料制成。

進一步的，六自由度仿真平臺包括二維主動運動系統、豎直升降系統、二維被動跟蹤系統、恒力保持系統、三自由度轉動系統和載荷；