[实用新型]基于双级气浮的航天器三维零重力模拟装置

说明书

本实用新型创造提供了一种基于双级气浮的航天器三维零重力模拟装置，包括基础平台，在基础平台上设有一级随动平台；一级随动平台，包括平台基座、平台基座底部设置的主动跟随机构、以及平台基座顶部竖直设置的竖直向零重力卸载机构；所述竖直向零重力卸载机构顶部设有顶盘，顶盘上设有用于安装机械臂的二级气浮平台；二级气浮平台，包括气垫、以及气垫上设置的气浮组件。本实用新型创造解决了现有机械臂或空间机构零重力模拟仅能实现平面内二维模拟，同时附加质量较大的问题。本实用新型创造能够实现空间机械臂或空间机构的六自由度三维零重力模拟，同时可以极大地降低引入系统的附加质量，从而使装置能够满足地面试验需求。

技术领域

本发明创造属于零重力模拟试验装置领域，尤其是涉及一种基于双级气浮的航天器三维零重力模拟装置。

背景技术

航天器零重力模拟仿真试验作为保证航天器性能及可靠性必不可少的试验环节，其作用非常重要。随着航天产业的快速发展，尤其是在轨服务与维护，深空探测等项目的推进，未来宇航任务中，空间机械臂及各类型机构是完成相关空间任务的关键设备，因实现其地面高精度的零重力模拟试验是航天器研制过程中的重中之重。

现有的机械臂或空间机构的零重力试验通常通过底部的平面支撑进行重力卸载，仅能实现平面内的零重力模拟，使用现有的装置实验时，装置只能在基础平台上做平面内二维运动，无法实现竖直方向以及三轴旋转的零重力模拟，因此机械臂仅能做二维平面内的零重力模拟，但太空中的零重力实际上是三维的，因此试验的真实性受到严重影响；而且现有装置在实际试验中面临着附加质量过大，地面干扰力矩偏大等诸多问题，严重影响整体试验精度；由于模拟装置整体与航天器固联，同时由于模拟装置自身质量较大，给本体引入了较大的附加质量，对航天器动力学造成了较大的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出基于双级气浮的航天器三维零重力模拟装置。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种基于双级气浮的航天器三维零重力模拟装置，包括：

基础平台，在基础平台上设有一级随动平台；

一级随动平台，包括平台基座、平台基座底部设置的主动跟随机构、以及平台基座顶部竖直设置的竖直向零重力卸载机构；所述竖直向零重力卸载机构顶部设有顶盘，顶盘上设有用于安装机械臂的二级气浮平台；

二级气浮平台，包括气垫、以及气垫上设置的气浮组件；所述气浮组件包括固定在气垫上的浮板，浮板上设有用于安装气浮球的气浮球窝；所述气浮球安装在气浮球窝内，气浮球顶部设有用于安装机械臂的转接工装。

进一步的，所述主动跟随机构包括平台基座底部安装的平面气垫、以及用于推动平台基座移动的驱动轮组件。

进一步的，所述平台基座上设有用于为气垫和平面气垫供气的气瓶。

进一步的，所述顶盘上设有用于设置气垫的凹槽，凹槽边缘设有用于测量气垫移动的检测控制机构。

进一步的，所述检测控制机构包括用于检测气垫移动的位移传感器、以及用于控制驱动轮组件工作的控制器。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造解决了现有机械臂或空间机构零重力模拟仅能实现平面内二维模拟，同时附加质量较大的问题。本发明创造能够实现空间机械臂或空间机构的六自由度三维零重力模拟，同时可以极大地降低引入系统的附加质量，从而使装置能够满足后续在轨服务等一系列全新宇航任务的地面试验需求。同时该装置还能够应用于地面机械设备的无应力装配，具有良好的三维适应能力。

附图说明