[發(fā)明專(zhuān)利]一種懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110602461.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113291496B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周芮;劉延芳;齊乃明;齊驥;穆榮軍;高海波;趙鈞;楊云飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64G7/00
• 分類(lèi)號(hào): B64G7/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發(fā)明公開(kāi)了一種懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及使用方法，屬于地面微重力模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括高剛度龍門(mén)架、嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)、兩向移動(dòng)單元、剛性連接器和載荷，高剛度龍門(mén)架固定在地面上，嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)固定連接在高剛度龍門(mén)架的下表面上形成軌道，兩向移動(dòng)單元滑動(dòng)連接于嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)形成的軌道內(nèi)，嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)下方通過(guò)剛性連接器連接載荷。本發(fā)明提出的懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，能夠容許100kg以?xún)?nèi)的中小型航天器進(jìn)行可交錯(cuò)的離散式二維運(yùn)動(dòng)學(xué)地面模擬，并可依據(jù)任務(wù)需求，自定義運(yùn)動(dòng)路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及使用方法，屬于地面微重力模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著空間科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不論是近地導(dǎo)航還是深空探測(cè)，航天器的研發(fā)頻率越來(lái)越高，系統(tǒng)功能越來(lái)越復(fù)雜，驗(yàn)證新技術(shù)新方案的頻次越來(lái)越多。然而，航天器的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)性高，系統(tǒng)功能復(fù)雜，為了盡可能降低航天器發(fā)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。

由于航天器發(fā)射的成本較高，試驗(yàn)失敗損失較大，因此，在地面進(jìn)行盡可能多的基于空間環(huán)境的試驗(yàn)?zāi)M是發(fā)射任務(wù)成功的基本保障。其中較為關(guān)鍵的地面模擬試驗(yàn)環(huán)境是微低重力環(huán)境和角度自由轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)境，目前采用托舉式進(jìn)行的氣浮球軸承轉(zhuǎn)動(dòng)方案比較笨重，球心位置較高，需要增加大量配重才能將質(zhì)心配到球心位置。此外，托舉式方案的轉(zhuǎn)動(dòng)角度易受干涉，俯仰和滾轉(zhuǎn)角度一般只能進(jìn)行30°以?xún)?nèi)的運(yùn)動(dòng)模擬。相比而言，懸吊式方案更加靈活。

隨著航天器的發(fā)展，對(duì)地面微重力試驗(yàn)?zāi)M技術(shù)提出了新的要求，對(duì)模擬轉(zhuǎn)動(dòng)自由度、重力補(bǔ)償精度、高普適性等提出了強(qiáng)烈需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及使用方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

一種懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括高剛度龍門(mén)架、嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)、兩向移動(dòng)單元、剛性連接器和載荷，

高剛度龍門(mén)架固定在地面上，嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)固定連接在高剛度龍門(mén)架的下表面上形成軌道，兩向移動(dòng)單元滑動(dòng)連接于嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)形成的軌道內(nèi)，嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)下方通過(guò)剛性連接器連接載荷。

進(jìn)一步的，

高剛度龍門(mén)架，用于作為懸掛式離散運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)平臺(tái)；

嵌滑輪楔塊機(jī)構(gòu)，用于為兩向移動(dòng)單元提供運(yùn)動(dòng)支撐和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向；

兩向移動(dòng)單元，用于實(shí)現(xiàn)載荷懸吊點(diǎn)主動(dòng)跟蹤的二維平面運(yùn)動(dòng)；

剛性連接器，用于連接兩向移動(dòng)單元與載荷。

進(jìn)一步的，兩向移動(dòng)單元包括全向輪、電機(jī)支座、控制系統(tǒng)、直流電機(jī)和移動(dòng)單元底板，控制系統(tǒng)安裝在移動(dòng)單元底板中心的上表面，電機(jī)支座呈四個(gè)方向均勻設(shè)置在控制系統(tǒng)的周?chē)绷麟姍C(jī)安裝在電極支座上，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定連接全向輪，移動(dòng)單元底板對(duì)應(yīng)全向輪處設(shè)有鏤空，全向輪的部分輪體通過(guò)鏤空穿至移動(dòng)單元底板的下方。

進(jìn)一步的，電機(jī)支座、直流電機(jī)和全向輪均設(shè)有8個(gè)，每個(gè)電機(jī)支座、直流電機(jī)和全向輪為一組，每?jī)山M設(shè)置在控制系統(tǒng)水平面的四個(gè)方向上的其中一個(gè)方向上。

進(jìn)一步的，移動(dòng)單元底板呈正四邊形，移動(dòng)單元底板的下表面設(shè)有四條滑塊，四條滑塊分別平行于移動(dòng)單元底板的四條邊，且每個(gè)滑塊與臨近的邊距離均相等。

進(jìn)一步的，嵌滑輪楔塊包括連接塊、滑輪、導(dǎo)向槽和承重板，連接塊固定連接在高剛度龍門(mén)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(shè)有兩層，由內(nèi)至外設(shè)置在連接塊的周?chē)瑑蓪踊嗛g形成導(dǎo)向槽。

進(jìn)一步的，導(dǎo)向槽設(shè)有四條，導(dǎo)向槽的尺寸和方向均與移動(dòng)單元底板的四條滑塊匹配。

進(jìn)一步的，連接塊為永磁體，高剛度龍門(mén)架為可被磁鐵吸引的材料制成。