[发明专利]一种空间六自由度受控与失重模拟装置

说明书

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。但是液压系统体积大，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。但是该方案要求系统精度高，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系统体积庞大，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，整个系统刚度较好，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。