[发明专利]侧立式交叉杆型并联机构六自由度航天器运动仿真平台

说明书

本发明提供了一种侧立式交叉杆型并联机构六自由度航天器运动仿真平台，属于仿真与空间运动模拟技术领域。所述每个安装支架的上端固定有一个安装面，变长驱动杆的上部和动平台相连接，变长驱动杆的下部和定平台相连接。定平台上的所有定平台虎克铰的中心分布在同一平面圆周上，动平台上的所有动平台虎克铰的中心间隔分布在两个平面圆周上，使六个变长驱动杆呈交叉分布。本发明设计出可侧立应用的大承载高精度运动平台，具有刚度大，运动自由度多、承载能力强、精度高、体积和自重负荷比小等一系列优点，既可作为航天器空间对接对准运动和武器系统瞄准的运动仿真承载平台，也可以满足用户对大型运动系统的物理/半物理仿真的要求。

技术领域

本发明涉及一种侧立式交叉杆型并联机构六自由度航天器运动仿真平台，属于仿真与空间运动模拟技术领域。

背景技术

在空间技术领域中，为完成航天器对空间目标的跟踪、捕获以及交会对接等任务，经常需要进行地面物理/半物理仿真试验，以验证对目标进行跟踪、瞄准、对接以及对准等任务的方案和策略。而实现这些仿真功能的传感器和末端执行机构，往往需要安装在一个承载平台上，由平台的运动实现位姿的跟踪、对接和对准等运动。该平台应具有空间多个自由度的运动能力和负载能力。

传统的对准和对接承载平台结构，往往采用多轴转台实现。通常的二或三轴转台，可实现两个或三个方位自由度上的姿态旋转运动。作为姿态运动平台，转台的转动精度较高，但若需要进行平移运动，则还需要将转台安装于可平移运动的行车等机构上。同时，转台的自重往往较大，给承载它的平移运动系统带来较大的承载负担；转台的体积较大，也给安装和结构设计带来很大压力，在空间约束紧张时，适用性受到限制。更为重要的是，高精度的转台须采用直接驱动方式，不能使用减速机构，这使承载能力受到很大限制；同时运动中产生的偏载往往需要动态平衡装置，使机构和控制系统的实现复杂化。

自上世纪九十年代以来，Stewart平台开始应用于各类数控并联机床和运动模拟器中。作为最典型的并联机构，它具有刚度大，运动精度高，自重负荷比小，承载能力强等一系列优点。由于Stewart平台是一种完全并联驱动的机器人机构(如图1和图2所示)，理论上，从输入到输出的中间环节可以做到最少，这样大大减少了各个传动环节在传动中的误差积累，定位精度高。同时，由于多根驱动杆同时作用于动平台上，且各个杆的受力情况接近于二力杆，不论是承载能力还是机构综合刚度都很高。Stewart平台可以有六个自由度，除三维姿态转动外还能实现三维平动；且在同样载荷下，其体积和自重都远比转台要小，重量和空间优势明显。这些特点使Stewart平台更适合作为运动仿真的承载平台。

但是，由于Stewart平台并联机构的转动空间有限，需要对接、对准和跟瞄等横向工作时，只能采用侧立式安装方式。但现有的Stewart平台机构在侧立工作时，其六驱动杆受力分布极不均匀，部分杆件可能受力很少，部分杆件却可能承受绝大部分的负载，造成刚度和承载能力下降。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即现有的Stewart平台机构在侧立工作时，其六驱动杆受力分布极不均匀，部分杆件可能受力很少，部分杆件却可能承受绝大部分的负载，造成刚度和承载能力下降。进而提供一种侧立式交叉杆型并联机构六自由度航天器运动仿真平台。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种侧立式交叉杆型并联机构六自由度航天器运动仿真平台，包括：动平台、六个变长驱动杆、定平台、三个安装支架和三个安装面，所述动平台和定平台上下同轴设置，三个安装支架呈正三角形分布，三个安装支架的下端均固定在定平台上，每个安装支架的上端固定有一个安装面，变长驱动杆的上部和动平台相连接，变长驱动杆的下部和定平台相连接。