本发明专利技术提供了一种小天体着陆缓冲微重力试验装置，包括探测器模拟体、传感器支架、底座、视觉测量系统，探测器模拟体设置在气浮台本体一侧，两个底座设置在气浮台本体另一侧，探测器模拟体、两个底座底部均设有若干气浮孔，探测器模拟体四角分别设有一组姿控喷嘴，探测器模拟体一侧底部设有刹停机构，传感器支架固定安装至探测器模拟体上表面，传感器支架上设有传感器组件，传感器支架一侧设有着陆腿支架，着陆腿支架上设有两个着陆腿本体，两个底座之间设有视觉支架，视觉支架上设有视觉测量系统，每一个底座上固定安装一个工装。本发明专利技术能够实现着陆方向上的三自由度微重力模拟，可实现不同着陆面特征模拟，并可对探测器着陆状态进行监视。
【技术实现步骤摘要】
一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法
本专利技术属于空间机器人领域，尤其是涉及一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法。
技术介绍
小天体产生于太阳系形成初期，对小天体的研究将有助与揭示太阳系的演化过程及生命的起源，同时推进太空资源的开发与利用。小天体着陆探测是研究小天体特点的一种有效途径。小天体表面为微重力环境，地面环境下对小天体探测器的着陆性能进行验证时，需要在微重力辅助环境下进行，因此，研究地面环境下的微重力模拟方法具有重要意义，目前地面常用的微重力模拟方式有气浮台式、配重式、主动悬挂式、气球悬浮式、水浮式、落塔式、失重飞机式，其中气浮台式又按自由度数量分为不同类型。气浮台式具有阻力小，微重力模拟真实度高的优点，但是多自由度模拟成本高；配重式通过配重块的重量抵消探测器的重量，可做到在吊挂方向上重力抵消，但多自由度模拟时系统复杂，摩擦力等因素消除困难；主动悬挂式依靠悬挂系统感知探测器受力变化趋势，通过主动力跟随，实现微重力模拟，由于涉及到电机等机构的主动控制，因此其动态响应特性是影响微重力模拟性能的关键；气球悬浮式是通过气球浮力消除探测器重力，由于气球随动会受到空气阻力的影响，因此该方法用于静态微重力模拟效果更佳；水浮式是通过水的浮力抵消探测器的重力，该方法要求探测器具有较好的防水性能，需要专门配备水池，试验成本较高；落塔式是在高塔上将探测器竖直跌落，在跌落方向上基于探测器本体进行操作时等效于微重力环境，该方法微重力实现时间短；失重飞机原理与落塔类似，依靠飞机在失重方向的短时间内产生微重力环境，该方法的特点也是微重力模拟时间短，试验成本高；综上，气浮台式模拟方法具有可实现性强、微重力模拟真实度高、成本低等特点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法，能够实现着陆方向上的三自由度微重力模拟，可实现不同着陆面特征模拟，可对探测器着陆状态进行监视等，本专方案成本低、实现途径简单、微重力模拟真实，着陆面模拟多样化。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种小天体着陆缓冲微重力试验装置，包括探测器模拟体、姿控喷嘴、传感器支架、气浮台本体、工装、底座、视觉测量系统、视觉支架、着陆腿本体、着陆腿支架、刹停机构，探测器模拟体设置在气浮台本体一侧，两个底座设置在气浮台本体另一侧，探测器模拟体、两个底座底部均设有若干气浮孔，探测器模拟体四角分别设有一个姿控喷嘴，探测器模拟体一侧底部设有刹停机构，传感器支架固定安装至探测器模拟体上表面，传感器支架上设有传感器组件，传感器支架一侧设有着陆腿支架，着陆腿支架上安装用于实验测试的着陆腿本体，两个底座之间设有视觉支架，视觉支架上设有视觉测量系统，每一个底座上固定安装一个工装，气浮台本体上设有控制器，姿控喷嘴、刹停机构、传感器组件、视觉测量系统均信号连接至控制器。进一步的，所述传感器组件包括位姿传感器和加速度传感器。进一步的，工装整体呈三棱柱结构，横截面为直角三角形，工装固定安装至底座靠近探测器模拟体的一侧，工装一侧面与底座面向探测器模拟体的一侧面处于同一平面，此工装侧面作为着陆面，着陆面设有仿地形介质。进一步的，两个着陆腿本体分别与两个工装的位置相互对应。进一步的，气浮台本体一侧设有用于为探测器模拟体和底座提供气体的配气柜，配气柜信号连接至控制器。一种小天体着陆缓冲微重力试验方法，其特征在于：步骤1：控制器控制配气柜对两个底座进行通气，两个底座浮起，实验人员对两个底座的位置以及角度进行手动调节，调节完毕后，配气柜停止通气，两个底座落回至气浮台本体上。步骤2：控制器控制配气柜对探测器模拟体通气，探测器模拟体浮起，控制器通过控制不同位置姿控喷嘴的开合，控制探测器模拟体以不同的姿态和速度向两个底座方向移动，以模拟真实探测器不同的着陆状态，当试验过程中探测器模拟体运动超限或发生其它危险情况时，位姿传感器检测到危险信息，并且将危险信息传递给控制器，控制器控制刹停机构工作，使探测器模拟体急停，避免危险发生。步骤3：两个所测试的着陆腿本体从试验开始至接触到两个底座上的工装整个试验过程中，加速度传感器以及位姿传感器会将着陆过程信息进行记录并传递给控制器，控制器对着陆信息进行解算及分析。步骤4：视觉检测系统对整个实验的着陆过程进行监控，并将信息反馈给控制器，控制器结合视觉信息、加速度传感器、位姿传感器信息对着陆性能进行检测评估。相对于现有技术，本专利技术所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法具有以下优势：(1)本专利技术所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法，实现探测器模拟体着陆的三自由度微重力模拟，同时着陆面通过气浮调整姿态，可模拟不同形貌的着陆面，实施方案简单、易操作。(2)本专利技术所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法，通过姿控喷嘴对探测器模拟体的着陆速度及姿态进行控制，实现试验测试中着陆位姿自主精确控制。(3)本专利技术所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法，通过更换不同介质实现着陆面介质模拟，操作简单、可实现性强。(4)本专利技术所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法，设有刹停机构，确保试验失控时及时制动。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置及方法示意图。附图标记说明：1、探测器模拟体；2、姿控喷嘴；3、传感器支架；4、气浮台本体；5、工装；6、底座；7、视觉测量系统；8、视觉支架；9、着陆腿本体；10、着陆腿支架；11、刹停机构。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小天体着陆缓冲微重力试验装置，其特征在于：包括探测器模拟体、姿控喷嘴、传感器支架、气浮台本体、工装、底座、视觉测量系统、视觉支架、着陆腿本体、着陆腿支架、刹停机构，/n探测器模拟体设置在气浮台本体一侧，两个底座设置在气浮台本体另一侧，探测器模拟体、两个底座底部均设有若干气浮孔，探测器模拟体四角分别设有一组姿控喷嘴，探测器模拟体一侧底部设有刹停机构，传感器支架固定安装至探测器模拟体上表面，传感器支架上设有传感器组件，传感器支架一侧设有着陆腿支架，着陆腿支架上安装用于实验测试的着陆腿本体，两个底座之间设有视觉支架，视觉支架上设有视觉测量系统，每一个底座上固定安装一个工装，气浮台本体上设有控制器，姿控喷嘴、刹停机构、传感器组件、视觉测量系统均信号连接至控制器。/n
【技术特征摘要】
1.一种小天体着陆缓冲微重力试验装置，其特征在于：包括探测器模拟体、姿控喷嘴、传感器支架、气浮台本体、工装、底座、视觉测量系统、视觉支架、着陆腿本体、着陆腿支架、刹停机构，
探测器模拟体设置在气浮台本体一侧，两个底座设置在气浮台本体另一侧，探测器模拟体、两个底座底部均设有若干气浮孔，探测器模拟体四角分别设有一组姿控喷嘴，探测器模拟体一侧底部设有刹停机构，传感器支架固定安装至探测器模拟体上表面，传感器支架上设有传感器组件，传感器支架一侧设有着陆腿支架，着陆腿支架上安装用于实验测试的着陆腿本体，两个底座之间设有视觉支架，视觉支架上设有视觉测量系统，每一个底座上固定安装一个工装，气浮台本体上设有控制器，姿控喷嘴、刹停机构、传感器组件、视觉测量系统均信号连接至控制器。
2.根据权利要求1所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置，其特征在于：所述传感器组件包括位姿传感器和加速度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置，其特征在于：工装整体呈三棱柱结构，横截面为直角三角形，工装固定安装至底座靠近探测器模拟体的一侧，工装一侧面与底座面向探测器模拟体的一侧面处于同一平面，此工装侧面作为着陆面，着陆面设有仿地形介质。
4.根据权利要求1所述的一种小天体着陆缓冲微重力试验装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵志军，冀巍，焦云雷，许江涛，
申请(专利权)人：天津航天机电设备研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。