一种主被动组合悬挂式双层运动平台及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种主被动组合悬挂式双层运动平台及使用方法，属于地面微重力模拟试验技术领域。主被动组合悬挂式双层运动平台包括主动运动系统、连接杆、被动运动系统和载荷，被动运动轴承通过连接杆固定连接于主动运动系统的下方，载荷悬吊在被动运动系统下方。本发明专利技术提出的主被动组合悬挂式双层运动平台及使用方法，能够容许不大于200kg的中小型航天器载荷进行悬吊，可根据载荷运动轨迹提供大范围连续的可交错式的二维连续运动地面模拟。连续的可交错式的二维连续运动地面模拟。连续的可交错式的二维连续运动地面模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种主被动组合悬挂式双层运动平台及使用方法


[0001]本专利技术涉及一种主被动组合悬挂式双层运动平台及使用方法，属于地面微重力模拟试验


技术介绍

[0002]随着航天器编队技术的发展，星座、集群等概念落地应用，为了验证编队任务中的控制算法、可靠性、寿命等，当前地面模拟试验系统多为单一目标模拟，无法满足编队任务的使用需求。因而，开展多航天器的地面模拟试验系统研发尤为重要。
[0003]由于航天器的成本较高，试验失败的损失较大，特别是对于多航天器编队任务，在地面上进行尽可能多的模拟试验是任务成功的基本保障。目前，开展地面模拟实验的方式可大致分为悬吊式和托举式两类，悬吊式利用倒置移动装置跟踪载荷运动；托举式应用气浮技术等托举载荷进行跟踪运动。相比托举式，悬吊式的运动行程更大，使用更加简单方便。此外，航天器编队任务中经常出现的交错运动状态，托举式也很难实现。
[0004]如果仅采用离散式悬挂方案，在发生交错运动时存在部分区域不可达问题，无法使吊点始终处于载荷正上方，难以进行连续运动。
[0005]为解决多航天器编队技术在地面进行实验模拟的实际问题，对可连续运动的、高精度、高普适性的地面模拟试验系统提出了新需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种主被动组合悬挂式双层运动平台及使用方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0007]一种主被动组合悬挂式双层运动平台，主被动组合悬挂式双层运动平台包括主动运动系统、连接杆、被动运动系统和载荷，被动运动轴承通过连接杆固定连接于主动运动系统的下方，载荷悬吊在被动运动系统下方。
[0008]进一步的，主动运动系统包括支撑块和两向运动器，支撑块固定安装在龙门架的下表面形成轨道，两向运动器滑动连接于支撑块形成的轨道内，两向运动器下方通过连接杆连接被动运动系统。
[0009]进一步的，两向运动器包括四个两向运动单元，四个两向运动单元通过连接杆共同连接被动运动系统，四个两向运动单元共同运动。
[0010]进一步的，被动运动系统包括横向导向杆、横向气浮轴承、连接套、纵向导向杆、纵向气浮轴承、连接块和承重板，纵向导向杆通过连接套连接横向气浮轴承，横向气浮轴承套接在横向导向杆上，导向杆的两端连接连接杆的下端，纵向气浮轴承套接在纵向导向杆上，承重板通过连接块固定安装于纵向气浮轴承上。
[0011]进一步的，载荷悬吊于承重板的下方。
[0012]进一步的，被动运动系统用于提供在行程范围内的被动运动，被动跟踪载荷的位置，使得载荷的悬挂点始终处于载荷的正上方。
[0013]一种主被动组合悬挂式双层运动平台的使用方法，应用于上述的一种主被动组合悬挂式双层运动平台，当接到地面模拟任务后，首先进行主动运动系统中支撑块的位置及姿态放置和平整度调试，通过支撑块形成轨道，使得两向运动单元在支撑块的支撑和导向下进行主动运动，进而安装并调整被动运动系统的水平度；
[0014]而后，将需要进行地面模拟的设备替换载荷的位置，悬吊在平台下方；
[0015]然后，接受外部测量系统反馈的载荷实时位置，驱动主动运动系统运动，使得需要进行地面模拟的设备处于被动运动系统可适应的范围内；
[0016]接着，在重力分力的作用下，被动运动系统的纵向气浮轴承沿着纵向导向杆滑动，横向气浮轴承沿着横向导向杆滑动，在承重板上的悬挂点进一步向需要进行地面模拟的设备的正上方靠近，直至重力分力不足以克服摩擦进行运动为止。
[0017]本专利技术的有以下优点：本专利技术提出的一种主被动组合悬挂式双层运动平台及使用方法相对现有技术存在如下有益效果：
[0018](1)适用范围广，普适性强，悬吊接口通用，可悬吊绝大部分中小型航天器进行二维运动学地面模拟试验。
[0019](2)精度更高，利用主被动运动系统结合的方式，主动运动系统负责大范围机动，被动运动系统适应小范围运动，两级运动使得精度更高。
[0020](3)连续运动，通过主被动双层平台可以增大悬吊位置范围，特别是对于两平台交错运动情况，能够通过范围交集区域进行连续运动。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的一种主被动组合悬挂式双层运动平台的结构示意图；
[0022]图2为主动运动系统的结构示意图；
[0023]图3为被动运动系统的结构示意图；
[0024]图4为主被动组合悬挂式双层运动平台的悬挂点可达范围图；
[0025]图5为交错式运动过程示意图，其中，图5(a)为运动过程第一步、图5(b)为运动过程第二步、图5(c)为运动过程第三、图5(d)为运动过程第四步、图5(e)为运动过程第五步。
[0026]其中，1为主动运动系统、2为连接杆、3为被动运动系统、4为载荷、5为支撑块、6为两向运动器、7为横向导向杆、8为横向气浮轴承、9为连接套、10为纵向导向杆、11为纵向气浮轴承、12为连接块、13为承重板。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]参照图1所示，本专利技术提出了一种主被动组合悬挂式双层运动平台，主被动组合悬挂式双层运动平台包括主动运动系统1、连接杆2、被动运动系统3和载荷4，被动运动轴承3通过连接杆2固定连接于主动运动系统1的下方，载荷4悬吊在被动运动系统3下方。各部分协同工作，共同为航天器载荷提供悬挂式跟踪可交错的连续二维运动地面模拟平台。
[0029]进一步的，主动运动系统1包括支撑块5和两向运动器6，支撑块5固定安装在龙门架的下表面形成轨道，两向运动器6滑动连接于支撑块5形成的轨道内，两向运动器6下方通过连接杆2连接被动运动系统3。
[0030]具体的，主动运动系统1主动进行大范围离散运动，可以实现交错运动，参见图2。所述主动运动系统1包含若干支撑块5和四个两向运动器6；支撑块5选用永磁体吸附的形式与固定支架连接，为两向运动器6提供运动支撑和运动导向。四个两向运动单元6呈四边形布局，由连接杆2连接在一起。两向运动器6采用多个电机驱动形式，每个两向运动器6悬吊可承重100kg，因此主动运动系统可承载400kg，除去被动运动系统及连接杆等结构质量，可承载载荷不小于200kg。
[0031]进一步的，两向运动器6包括四个两向运动单元，四个两向运动单元通过连接杆2共同连接被动运动系统3，四个两向运动单元共同运动。
[0032]具体的，两向运动器6由四个两向运动单元组成，可以在支撑块5的支撑和导向下完成二维主动运动。每个两向运动器6包含电机、轮子、控制系统等，受控制系统的指令驱动电机带动轮子进行两向运动。
[0033]进一步的，参照图3所示，被动运动系统3包括横向导向杆7、横向气浮轴承8、连接套9、纵向导向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主被动组合悬挂式双层运动平台，其特征在于，所述主被动组合悬挂式双层运动平台包括主动运动系统(1)、连接杆(2)、被动运动系统(3)和载荷(4)，所述被动运动轴承(3)通过所述连接杆(2)固定连接于所述主动运动系统(1)的下方，所述载荷(4)悬吊在所述被动运动系统(3)下方。2.根据权利要求1所述的一种主被动组合悬挂式双层运动平台，其特征在于，所述主动运动系统(1)包括支撑块(5)和两向运动器(6)，所述支撑块(5)固定安装在龙门架的下表面形成轨道，所述两向运动器(6)滑动连接于所述支撑块(5)形成的轨道内，所述两向运动器(6)下方通过所述连接杆(2)连接所述被动运动系统(3)。3.根据权利要求2所述的一种主被动组合悬挂式双层运动平台，其特征在于，所述两向运动器(6)包括四个两向运动单元，所述四个两向运动单元通过所述连接杆(2)共同连接所述被动运动系统(3)，所述四个两向运动单元共同运动。4.根据权利要求3所述的一种主被动组合悬挂式双层运动平台，其特征在于，所述被动运动系统(3)包括横向导向杆(7)、横向气浮轴承(8)、连接套(9)、纵向导向杆(10)、纵向气浮轴承(11)、连接块(12)和承重板(13)，所述纵向导向杆(10)通过所述连接套(9)连接所述横向气浮轴承(8)，所述横向气浮轴承(8)套接在所述横向导向杆(7)上，所述导向杆(7)的两端连接所述连接杆(2)的下端，所述纵向气浮轴承(11)套接在所述纵向导向杆(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐乃明，周芮，刘延芳，穆荣军，齐骥，霍明英，贾拴立，杨云飞，王旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：