[发明专利]一种多目标六自由度微重力地面模拟系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种多目标六自由度微重力地面模拟系统及使用方法，属于地面微重力模拟试验技术领域。包括高刚度龙门架、离散式导向系统、六自由度仿真平台、运动测量系统，高刚度龙门架固定在地面上，离散式导向系统安装在高刚度龙门架的下表面上，六自由度仿真平台与离散式导向系统滑动连接，且悬吊于离散式导向系统的下方，运动测量系统安装在高刚度龙门架的四周。本发明容许不少于5个六自由度仿真平台同时进行地面模拟运动，采用组合式二维运动系统和竖直升降系统跟踪空间位置，三自由度转动系统适应空间姿态，恒力保持系统提供微重力环境，使得整个系统能够适应载荷六自由度较大范围机动和多载荷交错式运动模拟。

技术领域

本发明涉及一种多目标六自由度微重力地面模拟系统及使用方法，属于地面微重力模拟试验技术领域。

背景技术

随着空间科学技术的不断发展，无论是近地导航还是深空探测，航天器的研发频率越来越高，系统功能越来越复杂，验证新技术新方案的频次越来越多。然而，航天器的技术风险性高、系统功能复杂、发射成本较高、试验失败损失较大，为了尽可能降低航天器发生故障或失效造成的损失，保证航天器的高可靠性尤为重要。因此，在地面进行尽可能多的基于空间环境的试验模拟是发射任务成功的基本保障。其中较为关键的地面模拟试验环境是微低重力环境，目前可大致分为托举式和悬吊式两种方案。

托举式支撑平台在下方，载荷在上方，采用支撑力平衡重力的方式；悬吊式基础平台在上方，载荷在下方，采用拉力平和重力的方式。相较于悬挂式方法，托举式方案较为笨重，竖直方向运动行程受限，无法满足大范围的模拟运动需求，而悬吊式可通过柔性绳索伸缩形式完成竖直方向运动，运动行程更大。此外，由于托举式方案保障机构在下端，存在干涉风险，特别是对于多航天器协同仿真任务，难以进行交错运动；而悬吊式在载荷附近仅有绳索占位，也可以通过规划吊点位置进行干涉规避。相比而言，悬吊式方案更加灵活，更适合进行多航天器交互式协同仿真任务。

随着航天器的发展，对航天器地面微重力试验模拟技术提出了新的要求对全自由度、多航天器协同、高普适性的地面模拟试验系统提出了强烈需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多目标六自由度微重力地面模拟系统及使用方法，以解决现有技术中存在的问题。

一种多目标六自由度微重力地面模拟系统，多目标六自由度微重力地面模拟系统包括高刚度龙门架、离散式导向系统、六自由度仿真平台、运动测量系统，

高刚度龙门架固定在地面上，离散式导向系统安装在高刚度龙门架的下表面上，六自由度仿真平台与离散式导向系统滑动连接，且悬吊于离散式导向系统的下方，运动测量系统安装在高刚度龙门架的四周。

进一步的，高刚度龙门架，用于为整个多目标六自由度微重力地面模拟系统提供基础运动平台；

离散式导向系统，用于为六自由度仿真平台提供运动支持和导向；

六自由度仿真平台，用于作为整个多目标六自由度微重力地面模拟系统的运动单元；

运动测量系统，用于测量六自由度仿真平台中载荷的六自由度位姿。

进一步的，离散式导向系统包括若干支撑块，若干支撑块固定安装在高刚度龙门架的下表面上，形成供六自由度仿真平台运动的轨道。

进一步的，每个支撑块包括连接块、滑轮、导向槽和承重板，连接块固定连接在高刚度龙门架的下表面上，连接块的下表面固定连接于承重板的上表面上，滑轮设有两层，由内至外设置在连接块的周围，两层滑轮间形成导向槽。

进一步的，连接块为永磁体，高刚度龙门架为能被永磁体吸引的材料制成。

进一步的，六自由度仿真平台包括二维主动运动系统、竖直升降系统、二维被动跟踪系统、恒力保持系统、三自由度转动系统和载荷；