【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空航天，具体是一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置。
技术介绍
1、随着技术发展，人类对太空的探索日益频繁、探索需求的不断扩展，研制了多种类型的空间机构，例如空间站太阳翼、遥感卫星的天线折展机构等。为了保证空间机构更好地在太空中开展科学试验与探测作业，需要通过数次地面等效试验来模拟机构在微重力环境下具体执行任务时的过程，并对此进行完善和优化。但在进行空间机构地面等效试验的过程中，由于机构的运动与姿态复杂，且由于重力环境的变化，机构的运行势必会受到一定的影响，例如机构的部件所受力会因机构运动偏离原本轨迹而过大过小等，严重时会发生一定程度的故障甚至损坏，因此有必要对机构在轨时的运动姿态进行优化改良，以便能更好地适应被动展开运动的过程。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，能够自适应测量天线展开过程中所受力与偏角，并使整个机构在天线展开的过程中趋于稳定。
2、本专利技术是这样实现的：
3、由于目前空间可展开机构部件多、运动与姿态较为复杂，运行存在一定偏差，拟设计一套自适应测量装置来使可展开机构在执行任务的过程中趋于稳定。首先参考现有的一些太空环境中使用的空间机构，例如空间机械臂、可展开天线等等，总结、提炼这些机构的运行原理与运动过程，并将其运用到本专利技术装置上；其次，对要设计的装置展开建模，对模型进行理论计算与试验，测试模型的可行性，最终完成本专利技术
4、本专利技术是这样实现的：
5、一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，包括：力与角度测量模块、及其导轨模块两个部分；
6、所述的力与角度测量模块包括自适应测量装置和可展开天线；所述的自适应测量装置自上而下包括下导轨用可滑动套筒（1），a支撑金属板（2），b支撑金属板（3）；
7、所述的b支撑金属板（3）下端连接力传感器（4），b支撑金属板（3）的另一面与阻尼器（5）紧固连接；所述的阻尼器（5）的下端连接配重块（7），所述的配重块（7）下端依次连接角度编码器（9）、可旋转测量杆（10）；
8、所述的配重块（7）下端开有通孔，通孔穿过下端的角度编码器（9）与编码器测量杆之间的部分，并通过螺栓螺母紧固连接；
9、所述的力传感器（4）底部与金属吊环（6）连接，金属吊环（6）与卡夫拉绳（8）连接，卡夫拉绳静止时处于垂直状态并穿过角度编码器（9）前端可旋转测量杆（10）的通孔，卡夫拉绳（8）在最底端与可展开天线（11）连接，卡夫拉绳（8）随着天线展开的过程而摆动。所述阻尼器与配重块起到约束与稳定的作用，使角度编码器能更好地保持铅锤状态，完成自适应测量。
10、自适应测量装置通过卡夫拉绳与底部的可展开天线相连；其中装置顶端的下导轨用可滑动套筒（1）装配滑轮，能够减小摩擦力，使测量装置沿下导轨滑动；所述的a支撑金属板、b支撑金属板垂直焊接在一起，形成l型支撑金属板。
11、进一步，所述的导轨模块包括：两根上导轨（12）、一根下导轨（15）；所述的两根上导轨（12）平行排列，且两根上导轨（12）各有一个上导轨用可滑动套筒（13），上导轨用可滑动套筒（13）的下端与一根桁架进行紧固连接，桁架再与下导轨（15）进行紧固连接，桁架和下导轨（15）与两根上导轨（12）垂直。
12、进一步，当上导轨（12）上的两个上导轨用可滑动套筒（13）同步滑动时，将带动下方与上导轨用可滑动套筒（13）连接的桁架和下导轨（15）沿着两条上导轨的方向同步滑动；通过所述的下导轨（15）上套有自适应测量装置，所述的自适应测量装置通过下导轨用可滑动套筒（1）与下导轨（15）活动连接，自适应测量装置通过顶端的下导轨用可滑动套筒（1）沿下导轨（15）方向自由滑动。
13、其中下导轨用可滑动套筒（1）装配滑轮，能够减小摩擦，使测量装置沿下导轨平滑移动；可滑动套筒与支撑金属板采用螺栓螺母进行紧固连接。
14、进一步，两条上导轨（12）上还配备电机（14）与同步带（16），所述的电机（14）连接同步带（16），同步带（16）在两根上导轨（12）中部与其平行，能带动下导轨（15）使其与整个系统同步，趋于稳定，加快自适应测量过程。
15、进一步，所述的测量装置以及导轨滑动均为被动展开过程，随着可展开天线的展开而运动。
16、进一步，所述的角度编码器（9）始终保持铅锤状态，角度编码器（9）的可旋转测量杆（10）可随卡夫拉绳（8）摆动而转动，从而确保编码器在不同偏角下的自适应测量。
17、所述阻尼器与配重块亦始终保持铅锤状态，阻尼器用于抵消系统额外的能量，使整个自适应测量装置趋于稳定状态，并完成测量。
18、本专利技术一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，所述的力与角度自适应测量装置的工作过程为：
19、1）、可展开天线进行展开的过程中，拉动测量装置上的卡夫拉绳（8），卡夫拉绳（8）通过角度编码器（9）的可旋转测量杆通孔，从而带动整个测量设备沿下导轨滑动；
20、2）、测量装置被动跟随展开天线滑动的过程中，带动下导轨（15）沿着两根平行上导轨（12）的方向滑动；
21、3）、在整个系统运动的过程中，阻尼器（5）与下方连接的配重块（7）使整个测量装置保持稳定，并让下端连接的角度编码器（9）始终保持铅锤状态，而在角度编码器前端连接的测量杆则可旋转，力传感器（4）也始终保持铅锤状态；两个部件保持铅锤能使系统更好地趋于稳定，使测量装置与下导轨（15）跟随可展开天线（11）的展开而滑动，同时也能更好完成自适应测量过程，使测出的力与偏角值不会过大过小而在一个合理的范围之内，起到约束作用；4）、电机（14）带动同步带（16），同步带（16）带动下导轨（15）在上导轨（12）的方向上滑动，平滑快速地随天线展开过程进行滑动。
22、本专利技术有益效果在于：
23、1．自适应测量装置中的角度编码器以及力传感器均保持铅锤状态，使装置的卡夫拉绳能以不同角度完成自适应测量过程；
24、2．在自适应测量装置中加入阻尼器这一部件，能够给整个测量装置带来阻力，使其快速趋于稳定，并同与其连接的配重块一起增强装置相对静止与铅锤的状态，使角度编码器与力传感器能精准测量不同状态下因天线展开卡夫拉绳偏角值与拉力值，并将所测值保持在一个合理的范围内，起到约束与力平衡的作用；
25、3．可展开机构中添加可滑动套筒，极大减小滑动时的阻力，使机构快速趋于稳定；
26、4．机构中加入同步带，能让下导轨更加快速地跟随天线展开，辅助完成自适应测量过程。
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1.一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，包括：力与角度测量模块、导轨模块两个部分；
2.根据权利要求1所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，所述的导轨模块包括：两根上导轨（12）、一根下导轨（15）；所述的两根上导轨（12）平行排列，且两根上导轨（12）各有一个上导轨用可滑动套筒（13），上导轨用可滑动套筒（13）的下端与一根桁架进行紧固连接，桁架再与下导轨（15）进行紧固连接，桁架和下导轨（15）与两根上导轨（12）垂直。
3.根据权利要求2所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，当上导轨（12）上的两个上导轨用可滑动套筒（13）同步滑动时，将带动下方与上导轨用可滑动套筒（13）连接的桁架和下导轨（15）沿着两条上导轨的方向同步滑动；
4.权利要求2所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，两条上导轨（12）上还配备电机（14）与同步带（16），所述的电机（14）连接同步带（16），同步带（16）在两根上导轨（
5.根据权利要求2所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，所述的下导轨用可滑动套筒（1）、上导轨用可滑动套筒（13）均装配滑轮，减小摩擦力，使测量装置沿下导轨（15）滑动。
6.根据权利要求1所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，所述的测量装置以及导轨滑动均为被动展开过程，随着可展开天线的展开而运动；所述的A支撑金属板、B支撑金属板垂直焊接在一起，形成L型支撑金属板。
7.根据权利要求1所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，所述的角度编码器（9）始终保持铅锤状态，角度编码器（9）的可旋转测量杆（10）可随卡夫拉绳（8）摆动而转动，从而确保编码器在不同偏角下的自适应测量。
8.一种如权利要求1~7任一所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，所述的力与角度自适应测量装置的工作过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，包括：力与角度测量模块、导轨模块两个部分；
2.根据权利要求1所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，所述的导轨模块包括：两根上导轨（12）、一根下导轨（15）；所述的两根上导轨（12）平行排列，且两根上导轨（12）各有一个上导轨用可滑动套筒（13），上导轨用可滑动套筒（13）的下端与一根桁架进行紧固连接，桁架再与下导轨（15）进行紧固连接，桁架和下导轨（15）与两根上导轨（12）垂直。
3.根据权利要求2所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，当上导轨（12）上的两个上导轨用可滑动套筒（13）同步滑动时，将带动下方与上导轨用可滑动套筒（13）连接的桁架和下导轨（15）沿着两条上导轨的方向同步滑动；
4.权利要求2所述的一种空间可展开机构地面等效试验的力与角度自适应测量装置，其特征在于，两条上导轨（12）上还配备电机（14）与同步带（16），所述的电机（14）连接同步带（16），...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宸，罗仁烜，陈金宝，王月，陈传志，熊海辉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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