[发明专利]配置空间机械臂的空间飞行器的地面模拟系统

说明书

配置空间机械臂的空间飞行器的地面模拟系统，包括：直线运动基座、卫星本体运动模拟器、电缆随动系统、卫星相对测量系统、空间机械臂系统和控制器；直线运动基座用于模拟空间飞行器的运动轨道；卫星本体运动模拟器用于模拟卫星空间六自由度运动；卫星相对测量系统用于模拟测量空间飞行器对目标卫星的相对测量；空间机械臂系统用于模拟运动目标的动态跟踪、抓捕；控制器用于对卫星本体运动模拟器、卫星相对测量系统和空间机械臂系统进行状态管理、数据采集、处理及不同控制模型的建立和下载。通过实体模拟空间飞行器识别能力、抓捕能力，能有效反映空间飞行器的测量误差、控制误差和执行误差，能对空间飞行器进行有效的全过程测试和性能评估。

技术领域

本发明涉及对故障卫星在轨维修的空间飞行器技术领域，具体涉及配置空间机械臂的空间飞行器的地面模拟系统。

背景技术

在轨卫星的故障会影响其工作性能，因此需要研制一类配置有多个可执行在轨维修任务的操控机械臂的空间操控飞行器，开展在轨卫星抢修工作。这已经成为目前航天大国开展智能卫星系统研制的主要方向。

受到地面重力、空气阻力、空间六自由度大范围运动等约束条件，实际的空间操控飞行器通常较难在地面实现操控任务的全状态测试，而是采用数学仿真的方法进行数值模拟。但操控飞行器对目标的探测识别能力、抓捕能力、遥操作能力都无法通过数学仿真准确有效反映其测量误差、控制误差、执行误差等。因此，仍然需要研制一种可反映其动态性能的地面试验模拟装置，用于空间操控飞行器的全过程测试和性能评估。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本申请提供一种配置空间机械臂的空间飞行器的地面模块系统，包括直线运动基座、卫星本体运动模拟器、电缆随动系统、卫星相对测量系统、空间机械臂系统和控制器；

卫星本体运动模拟器安装于直线运动基座上，卫星相对测量系统安装于卫星本体运动模拟器上，空间机械臂安装于卫星相对测量系统上，电缆随动系统安装于卫星本体运动模拟器上，并随卫星本体运动模拟器和空间机械臂系统的空间运动随动；

直线运动基座用于模拟空间飞行器的运动轨道；

卫星本体运动模拟器用于模拟卫星空间六自由度运动；

卫星相对测量系统用于模拟空间飞行器对目标卫星的相对测量；

空间机械臂系统用于模拟运动目标的动态跟踪、抓捕；

控制器用于对卫星本体运动模拟器、卫星相对测量系统和空间机械臂系统进行状态管理、数据采集、处理及不同控制模型的建立和下载。

一种实施例中，直线运动基座包括：基座、直线导轨、传动直齿、直线光栅、平动滑台和平动电机；

基座通过多个三轴可调螺杆支撑安装地基上，直线导轨、传动直齿和直线光栅分别安装于基座上，平动滑台和平动电机安装于直线导轨上。

一种实施例中，直线导轨的两端分别安装有限位块。

一种实施例中，卫星本体运动模拟器安装于平动滑台上。

一种实施例中，卫星相对测量系统包括安装板、激光成像雷达和双目视觉装置；

安装板安装于卫星本体运动模拟器上，激光成像雷达和双目视觉装置分别安装于安装板上。

一种实施例中，空间机械臂系统包括轻质六自由度机械臂、六维力传感器、手眼视觉装置和抓捕工具；

轻质六自由度机械臂安装于安装板上，六维力传感器、手眼视觉装置和抓捕工具分别安装于轻质六自由度机械臂末端。