[发明专利]基于空间三自由度恰约束机构的月球着陆器姿态模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种着陆姿态模拟装置，特别涉及一种基于空间三自由度恰约束机构的着陆姿态模拟装置及其制造方法，该着陆姿态模拟装置是由计算机控制的用于模拟着陆姿态的为采样封装专项试验提供接口和平台的一体化装置。

背景技术

在研究外星球环境及其表面真实的状态特性时，通过模拟试验以得到最真实可靠的星面土壤的采样分析数据，因此需要进行地面模拟星面采样实验。利用钻机和表取机械臂在不同的姿态下对尘土或岩石进行钻取和表取采样，将试验的姿态调整装置支撑在模拟外星球的环境中，用与为各种钻取、表取设备提供精确的接口位置，研究分析得到模拟星面采样的试验数据。

星面环境下样品的无人采集、封装保存与转移，牵涉到许多技术难题的解决。为了检查钻取、表取等设备安装位置的正确性和运动干涉，需要对采样封装过程的许多情况在地面预先进行模拟与仿真试验，使得各个设备能安全可靠地运行。

为了配合星球探索工程的实施，需开展星面环境模拟的采样封装专项试验的研究，而姿态调整机构安装其上的钻机、表取机械臂组成了采样封装专项试验系统。姿态调整机构为其上的设备提供各种在星面的着陆姿态，并为验证采样封装相关设备安装布局、工作运动等接口关系提供验证条件。姿态调整机构处于模拟星面的模拟平台上面，为采样封装设备提供较真实的工作对象与工作环境，检验采样封装设备和星面的坡度、表取模拟等状态的相互配合关系。

调节姿态调整机构的姿态就能模拟设备在星面的各种着陆姿态。在这些着陆姿态下能对设备进行各种仿真试验，实时获取表取钻取动作时的各种情况以及数据，并能检查设备之间的干涉问题。姿态调整机构的设计是整个采样封装试验的一个关键功能部件的设计。其技术较为复杂、并能提供后期的理论方面的研究平台。因此，设计一台合理的姿态调整机构具有非常重要的意义。也为外星球探索工程的采样返回的顺利实现提供了试验验证的基石。因此，本发明提供一种基于空间三自由度恰约束机构的着陆姿态模拟装置，以克服上述困难，并且本发明还提供一种着陆姿态模拟装置的制造方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于空间三自由度恰约束机构的着陆姿态模拟装置及其制造方法，其中该着陆姿态模拟装置是由计算机控制的用于模拟着陆姿态的为采样封装专项试验提供接口和平台的一体化装置。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于空间三自由度恰约束机构的着陆姿态模拟装置，其中该基于空间三自由度恰约束机构的着陆姿态模拟装置包括一个基座、一个支承平台、一个恰约束PU支链、三个UPS支链以及一组支撑腿，各个该UPS支链相互间隔地设置在该基座和该支承平台之间，并且各个该UPS支链的上端部通过球铰和该支承平台的下部相连接，各个该UPS支链的下端部通过胡克铰和该基座的上部相连接，该恰约束PU支链的上端部通过胡克铰连接于该支承平台，该恰约束PU支链的下端部连接于该基座，各个该支撑腿相互间隔地设置于该支承平台的四周。

作为对本发明的该基于空间三自由度恰约束机构的着陆姿态模拟装置的进一步优选的实施例，各个该UPS支链的上端部分别通过各个该球铰连接于该支承平台的外边沿，各个该UPS支链的下端部分别通过各个该胡克铰连接于该基座的外边沿，该恰约束PU支链的上端部通过该胡克铰连接于该支承平台的中部，该恰约束PU支链的下端部连接于该基座的中部。

作为对本发明的该基于空间三自由度恰约束机构的着陆姿态模拟装置的进一步优选的实施例，各个该UPS支链的下端部呈等腰三角形的形状设置，各个该UPS支链的上端部呈等腰三角形的形状设置，并且各个该UPS支链的下端部形成的等腰三角形形状和各个该UPS支链的上端部形成的等腰三角形形状一致。

本发明还提供一种着陆姿态模拟装置的制造方法，其中该着陆姿态模拟装置的制造方法包括步骤：

I：在一个基座和一个支承平台之间设置三个相互间隔的UPS支链，其中各个该UPS支链的上端部通过球铰和该支承平台相连接，各个该UPS支链的下端部通过胡克铰和该基座相连接；以及

II：在该基座和该支承平台之间设置一个恰约束PU支链，其中该恰约束PU支链的上端部通过胡克铰和该支承平台相连接，该PU支链的下端部和该基座相连接，以制得该着陆姿态模拟装置。

作为对本发明的该着陆姿态模拟装置的制造方法的进一步优选的实施例，该着陆姿态模拟装置的制造方法还包括步骤：

III：沿着该支承平台的外边沿设置相互间隔的一组支撑腿，以使各个该支撑腿的自由端朝向该基座方向。