CN103253385A - 一种空间六自由度受控与失重模拟装置 - Google Patents

一种空间六自由度受控与失重模拟装置 Download PDF

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Abstract

一种空间六自由度受控与失重模拟装置，它涉及一种受控与失重模拟装置，具体涉及一种空间六自由度受控与失重模拟装置。本发明为了解决现有模拟装置液压***体积庞大，元件易泄露，维护成本高，控制难度大的问题。本发明的底座的上表面与顶环的下表面之间均布设有六个支撑柱，竖向运动机构安装在底座的上表面上，竖向运动机构的上端与架体下表面的中部连接，平面并联机构安装在架体的上表面上，俯仰偏航运动机构安装在平面并联机构的上端，架体边缘均布设有三个连接杆，每个连接杆的端部分别各与相对应的一个支撑柱的外侧壁滑动连接，每个被动重力平衡块上绳索的端头分别绕过相对应的一个支撑柱上的滑轮与架体的边缘连接。本发明用于空间六自由度受控与失重模拟。

Description

一种空间六自由度受控与失重模拟装置
技术领域
本发明涉及一种受控与失重模拟装置，具体涉及一种空间六自由度受控与失重模拟装置。
背景技术
目前，空间六自由度受控平台和空间六自由度失重模拟平台有很多方案。一种空间六自由度受控平台是由六支作动筒，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六支作动筒的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。可广泛应用到各种训练模拟器，如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，甚至可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接中。但是液压***体积大，元件易泄露，维护成本高等特点限制其发展和应用；另一种应用在对接试验台的空间六自由度失重模拟台的工作原理是采用计算机模拟飞行器在空间零重力时的相对运动。通过力学传感器将接触力和力矩的实测数据实时输入控制计算机。通过数学运算，确定在不同的初始条件和飞行器质量特性下，两飞行器的相对运动。根据计算结果，控制伺服作动器带动试验台，以六自由度模拟其相对运动，从而实现对空间六自由度失重下对接过程的模拟试验。但是该方案要求***精度高，计算机运算速度快，控制难度大。
发明内容
本发明为解决现有模拟装置液压***体积庞大，元件易泄露，维护成本高，控制难度大的问题，进而提出一种空间六自由度受控与失重模拟装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括底座、顶环、架体、竖向运动机构、平面并联机构、俯仰偏航运动机构、三个被动重力平衡块和六个支撑柱，底座、顶环由下至上依次设置，底座的上表面与顶环的下表面之间均布设有六个支撑柱，竖向运动机构安装在底座的上表面上，竖向运动机构的上端与架体下表面的中部连接，平面并联机构安装在架体的上表面上，俯仰偏航运动机构安装在平面并联机构的上端，架体边缘均布设有三个连接杆，每个连接杆的端部分别各与相对应的一个支撑柱的外侧壁滑动连接，每个被动重力平衡块上绳索的端头分别绕过相对应的一个支撑柱上的滑轮与架体的边缘连接。
本发明的有益效果是：本发明只需控制离合器结合和分离即可改变受控和失重状态，易于控制；本发明采用被动重力平衡块，简单实现重力平衡，在对动态响应要求不高的情况下足以满足要求；本发明空间体积小，结构紧凑，制造成本低，其平面并联机构载重可达3500kg～5500kg。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是本发明的主视图，图3是图2中A-A向剖视图，图4是俯仰偏航运动机构的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种空间六自由度受控与失重模拟装置包括底座1、顶环2、架体3、竖向运动机构、平面并联机构、俯仰偏航运动机构、三个被动重力平衡块4和六个支撑柱5，底座1、顶环2由下至上依次设置，底座1的上表面与顶环2的下表面之间均布设有六个支撑柱5，竖向运动机构安装在底座1的上表面上，竖向运动机构的上端与架体3下表面的中部连接，平面并联机构安装在架体3的上表面上，俯仰偏航运动机构安装在平面并联机构的上端，架体3边缘均布设有三个连接杆3-1，每个连接杆3-1的端部分别各与相对应的一个支撑柱5的外侧壁滑动连接，每个被动重力平衡块4上绳索4-1的端头分别绕过相对应的一个支撑柱5上的滑轮5-1与架体3的边缘连接。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种空间六自由度受控与失重模拟装置的竖向运动机构包括竖向伺服电机6、竖向减速器7、竖向电机离合器8、竖向制动器9和竖向滚珠丝杠副10，竖向伺服电机6固定安装在底座1上表面的中部，竖向伺服电机6的输出轴通过竖向减速器7与竖向离合器8连接，竖向离合器8通过竖向制动器9与竖向滚珠丝杠副10的下端连接，竖向滚珠丝杠副10的上端与架体3下表面的中部连接。
本实施方式的技术效果是：六个支撑柱支撑，整个***刚度较好，架体3与支撑柱的滑动连接，提高了架体3刚度为其上安装的机构提供稳定的平台；重力平衡块4用来平衡机构重力，结构简单，易于调节；竖向运动机构可通过调节砝码质量和电机转速提供所需的竖向动力，体积小，质量轻，易于控制
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种空间六自由度受控与失重模拟装置的平面并联机构包括圆环体11、盘体12、三个径向驱动电机13、三个径向驱动离合器14和三个径向驱动丝杠副15，圆环体11套装在盘体12上，三个径向驱动电机13局部设置在圆环体11的下表面上，每个径向驱动电机13的输出轴分别各通过一个径向驱动离合器14与一个径向驱动丝杠副15的一端连接，每个径向驱动丝杠副15的另一端均与盘体12的下表面连接。
本实施方式的技术效果是：采用平面并联机构实现偏航方向的控制，结构布局紧凑。平面并联机构中圆环体11与盘体12间有滚珠支撑，平移和转动灵活，并且载重能力强。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种空间六自由度受控与失重模拟装置的俯仰偏航运动机构包括失重模拟台16、连接柱20、两个俯仰驱动电机17、两个俯仰驱动离合器18和两个俯仰驱动丝杠副19，失重模拟台16的下表面通过连接柱20与盘体12的上表面连接，两个俯仰驱动电机17均布设置在盘体12的上表面上，每个俯仰驱动电机17的输出轴分别各通过一个俯仰驱动离合器18与一个俯仰驱动丝杠副19的下端连接，每个俯仰驱动丝杠副19的上端均与失重模拟台16的下表面连接。
本实施方式的技术效果是：两个俯仰驱动机构，另外两个起从动支撑作用，这样驱动两个垂直平面内的俯仰运动，提高了机构的刚度，易于实现控制。
其它组成及连接关系与具体实施方式一或三相同。
工作原理
本发明通过竖向运动机构实现上下方向一个自由度的模拟，当竖向电机离合器8处于接合状态时，竖向伺服电机6驱动通过竖向减速器7传递动力到竖向滚珠丝杠副10，竖向滚珠丝杠副10推动架体3向上移动，进而推动失重模拟平台16向上运动；当竖向电机离合器8处于分离状态时，由于三个被动重力平衡块4抵消了架体3自身的重力，相当于架体3在竖直方向失重，即失重模拟平台16在竖直方向失重。
本发明通过平面并联机构实现径向转动和径向移动共三个自由度的模拟，当三个径向驱动离合器14处于接合状态时，三个径向驱动电机13通过三个径向驱动丝杠副15驱动盘体12转动和移动，进而使失重模拟平台16径向转动和径向移动；当三个径向驱动离合器14处于分离状态时，失重模拟平台16处于浮动状态。
本发明通过俯仰运动机构实现失重模拟平台16的俯仰两个自由度的模拟，通过控制两个俯仰驱动离合器18的接合与分离，实现失重模拟平台16的俯仰偏航运动。

Claims (4)

1.一种空间六自由度受控与失重模拟装置，其特征在于：所述一种空间六自由度受控与失重模拟装置包括底座(1)、顶环(2)、架体(3)、竖向运动机构、平面并联机构、俯仰偏航运动机构、三个被动重力平衡块(4)和六个支撑柱(5)，底座(1)、顶环(2)由下至上依次设置，底座(1)的上表面与顶环(2)的下表面之间均布设有六个支撑柱(5)，竖向运动机构安装在底座(1)的上表面上，竖向运动机构的上端与架体(3)下表面的中部连接，平面并联机构安装在架体(3)的上表面上，俯仰偏航运动机构安装在平面并联机构的上端，架体(3)边缘均布设有三个连接杆(3-1)，每个连接杆(3-1)的端部分别各与相对应的一个支撑柱(5)的外侧壁滑动连接，每个被动重力平衡块(4)上绳索(4-1)的端头分别绕过相对应的一个支撑柱(5)上的滑轮(5-1)与架体(3)的边缘连接。
2.根据权利要求1所述一种空间六自由度受控与失重模拟装置，其特征在于：所述竖向运动机构包括竖向伺服电机(6)、竖向减速器(7)、竖向电机离合器(8)、竖向制动器(9)和竖向滚珠丝杠副(10)，竖向伺服电机(6)固定安装在底座(1)上表面的中部，竖向伺服电机(6)的输出轴通过竖向减速器(7)与竖向离合器(8)连接，竖向离合器(8)通过竖向制动器(9)与竖向滚珠丝杠副(10)的下端连接，竖向滚珠丝杠副(10)的上端与架体(3)下表面的中部连接。
3.根据权利要求1所述一种空间六自由度受控与失重模拟装置，其特征在于：所述平面并联机构包括圆环体(11)、盘体(12)、三个径向驱动电机(13)、三个径向驱动离合器(14)和三个径向驱动丝杠副(15)，圆环体(11)套装在盘体(12)上，三个径向驱动电机(13)局部设置在圆环体(11)的下表面上，每个径向驱动电机(13)的输出轴分别各通过一个径向驱动离合器(14)与一个径向驱动丝杠副(15)的一端连接，每个径向驱动丝杠副(15)的另一端均与盘体(12)的下表面连接。
4.根据权利要求1或3所述一种空间六自由度受控与失重模拟装置，其特征在于：所述俯仰偏航运动机构包括失重模拟台(16)、连接柱(20)、两个俯仰驱动电机(17)、两个俯仰驱动离合器(18)和两个俯仰驱动丝杠副(19)，失重模拟台(16)的下表面通过连接柱(20)与盘体(12)的上表面连接，两个俯仰驱动电机(17)均布设置在盘体(12)的上表面上，每个俯仰驱动电机(17)的输出轴分别各通过一个俯仰驱动离合器(18)与一个俯仰驱动丝杠副(19)的下端连接，每个俯仰驱动丝杠副(19)的上端均与失重模拟台(16)的下表面连接。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103680280A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 宁波市北仑科导电子有限公司 一种六轴地震模拟体验平台
CN103926936A (zh) * 2014-03-25 2014-07-16 哈尔滨工业大学 一种用于纵向运动模拟的六自由度并联组装机构
CN104290932A (zh) * 2014-10-21 2015-01-21 哈尔滨工业大学 空间机构六自由度微重力模拟实现***纵向重力补偿装置
CN104477420A (zh) * 2014-10-27 2015-04-01 清华大学 一种模拟零重力和低重力的九索驱动机器人装置
CN104787363A (zh) * 2015-05-06 2015-07-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种卫星地面微重力动态加载模拟机构
CN105905320A (zh) * 2016-06-13 2016-08-31 北京航空航天大学 一种具有偏航随动的主动重力补偿***
CN107832528A (zh) * 2017-11-13 2018-03-23 中国运载火箭技术研究院 一种空天飞行器三维空间可达域分析方法
CN109533403A (zh) * 2019-01-07 2019-03-29 哈尔滨工业大学 一种单腿回收火箭着陆支撑机构的三自由度载荷模拟设备
CN110001328A (zh) * 2019-03-05 2019-07-12 上海宇航***工程研究所 一种空间飞行器模拟装置
CN110116824A (zh) * 2019-05-14 2019-08-13 中国空间技术研究院 一种刚柔约束转换装置及微重力翻滚状态模拟***
CN112331020A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 南京全控航空科技有限公司 多自由度运动模拟平台
CN113082730A (zh) * 2021-04-19 2021-07-09 赵宏伟 一种游乐设施的间歇失重体验游乐车

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0826200A (ja) * 1994-07-19 1996-01-30 Taisei Corp 無重量発生装置
US5718587A (en) * 1995-08-28 1998-02-17 Joseph C. Sussingham Variable gravity simulation system and process
JPH1134999A (ja) * 1997-07-15 1999-02-09 Taisei Corp 打ち上げ式無重力発生装置
DE20213955U1 (de) * 2002-09-09 2003-05-15 Bolik Torsten Vorrichtung zum Experimentieren unter Weltraumbedingungen
CN1807186A (zh) * 2006-02-15 2006-07-26 哈尔滨工业大学 六自由度飞行器的模拟装置
CN102520719A (zh) * 2011-12-06 2012-06-27 北京邮电大学 具有五自由度的微重力气浮目标卫星模拟器***
CN102556372A (zh) * 2011-12-28 2012-07-11 哈尔滨工业大学 一种半主动六自由度模拟装置
CN103085992A (zh) * 2012-11-23 2013-05-08 北京理工大学 空间微重力模拟实验***

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0826200A (ja) * 1994-07-19 1996-01-30 Taisei Corp 無重量発生装置
US5718587A (en) * 1995-08-28 1998-02-17 Joseph C. Sussingham Variable gravity simulation system and process
JPH1134999A (ja) * 1997-07-15 1999-02-09 Taisei Corp 打ち上げ式無重力発生装置
DE20213955U1 (de) * 2002-09-09 2003-05-15 Bolik Torsten Vorrichtung zum Experimentieren unter Weltraumbedingungen
CN1807186A (zh) * 2006-02-15 2006-07-26 哈尔滨工业大学 六自由度飞行器的模拟装置
CN102520719A (zh) * 2011-12-06 2012-06-27 北京邮电大学 具有五自由度的微重力气浮目标卫星模拟器***
CN102556372A (zh) * 2011-12-28 2012-07-11 哈尔滨工业大学 一种半主动六自由度模拟装置
CN103085992A (zh) * 2012-11-23 2013-05-08 北京理工大学 空间微重力模拟实验***

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103680280A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 宁波市北仑科导电子有限公司 一种六轴地震模拟体验平台
CN103926936A (zh) * 2014-03-25 2014-07-16 哈尔滨工业大学 一种用于纵向运动模拟的六自由度并联组装机构
CN103926936B (zh) * 2014-03-25 2016-04-20 哈尔滨工业大学 一种用于纵向运动模拟的六自由度并联组装机构
CN104290932A (zh) * 2014-10-21 2015-01-21 哈尔滨工业大学 空间机构六自由度微重力模拟实现***纵向重力补偿装置
CN104290932B (zh) * 2014-10-21 2016-03-30 哈尔滨工业大学 空间机构六自由度微重力模拟实现***纵向重力补偿装置
CN104477420A (zh) * 2014-10-27 2015-04-01 清华大学 一种模拟零重力和低重力的九索驱动机器人装置
CN104787363A (zh) * 2015-05-06 2015-07-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种卫星地面微重力动态加载模拟机构
CN105905320B (zh) * 2016-06-13 2017-11-10 北京航空航天大学 一种具有偏航随动的主动重力补偿***
CN105905320A (zh) * 2016-06-13 2016-08-31 北京航空航天大学 一种具有偏航随动的主动重力补偿***
CN107832528A (zh) * 2017-11-13 2018-03-23 中国运载火箭技术研究院 一种空天飞行器三维空间可达域分析方法
CN109533403A (zh) * 2019-01-07 2019-03-29 哈尔滨工业大学 一种单腿回收火箭着陆支撑机构的三自由度载荷模拟设备
CN110001328A (zh) * 2019-03-05 2019-07-12 上海宇航***工程研究所 一种空间飞行器模拟装置
CN110116824A (zh) * 2019-05-14 2019-08-13 中国空间技术研究院 一种刚柔约束转换装置及微重力翻滚状态模拟***
CN110116824B (zh) * 2019-05-14 2022-07-22 中国空间技术研究院 一种刚柔约束转换装置及微重力翻滚状态模拟***
CN112331020A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 南京全控航空科技有限公司 多自由度运动模拟平台
CN113082730A (zh) * 2021-04-19 2021-07-09 赵宏伟 一种游乐设施的间歇失重体验游乐车
CN113082730B (zh) * 2021-04-19 2022-04-15 岳阳职业技术学院 一种游乐设施的间歇失重体验游乐车

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