[发明专利]一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统

说明书

本发明提出了一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统，属于微重力模拟领域，特别是涉及一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统。解决了单电机带卷筒实现恒拉力控制存在对电机要求较高，对高频扰动抑制能力弱的问题。它包括力矩电机、减速器、差动轮系、恒力矩机构、卷筒、吊索、拉力传感器和负载。它主要用于在地面进行失重模拟实验。

技术领域

本发明属于微重力模拟领域，特别是涉及一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统。

背景技术

太空和外星球表面存在着完全失重或部分失重的环境，航天器和宇航员在太空和外星球表面失重环境下的受力状态不同于地球表面，因此可能会出现航天器部分承力结构损坏，机构运动震颤，宇航员执行任务时操作感不同于地面等情况，为了保证航天器的可靠性和宇航员执行任务的熟练性，需要在发射前在地面进行失重模拟实验。目前对于航天器和宇航员操作训练的失重模拟的一个重要方法是吊索悬吊法，即用吊索将被模拟对象吊起来，补偿重力对其造成的影响。现有单电机带卷筒实现恒拉力控制存在对电机要求较高，对高频扰动抑制能力弱的问题。

对于重力补偿系统来说，恒拉力系统提供补偿对象竖直方向的运动和恒定的竖直悬吊力，理想的重力补偿条件是吊索补偿力严格恒定，因此对恒拉力系统提出两个技术要求：吊索力的静态拉力精度要尽可能高，吊索力在负载受扰动时动态拉力精度要尽可能高。因此设计能够提供高精度、高动态特性的恒拉力系统方案是目前地面重力补偿实验的关键任务和重大需求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统，它包括大力矩电机、减速器、差动轮系、恒力矩机构、卷筒、吊索、拉力传感器和负载，所述大力矩电机与减速器的输入轴相连接，所述差动轮系包含两个输入端和一个输出端，所述减速器的输出轴和恒力矩机构分别连接差动轮系的两个输入端，所述差动轮系的输出端和卷筒连接，所述吊索缠绕在卷筒上，下端连接拉力传感器，最终端为连接负载的对应接口。

更进一步的，所述大力矩电机是整个机构的动力来源，并提供吊索移动的位移输出。

更进一步的，所述恒力矩机构以恒力转动。

减速器根据需要选择合适的减速比，拉力传感器的量程要大于负载所受的重力，并考虑一定的动载荷，因此其量程要足够大，保证一定的安全系数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统提供的吊索补偿力恒定，吊索力的静态拉力精度高，吊索力在负载受到扰动时动态拉力精度高，实现吊索端拉力恒定以及吊索端快速移动时吊索力的扰动抑制，可以更好的保证航天器的可靠性和宇航员执行任务的熟练性。

附图说明

图1为本发明所述的一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统示意图

1-大力矩电机，2-减速器，3-差动轮系，4-恒力矩机构，5-卷筒，6-吊索，7-拉力传感器，8-负载，T-力矩，angle-旋转角度

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。

参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于电机、恒力矩机构和差动轮系的恒拉力系统，它包括大力矩电机1、减速器2、差动轮系3、恒力矩机构4、卷筒5、吊索6、拉力传感器7和负载8，所述大力矩电机1与减速器2的输入轴相连接，所述差动轮系3包含两个输入端和一个输出端，所述减速器2的输出轴和恒力矩机构4分别连接差动轮系3的两个输入端，所述差动轮系3的输出端和卷筒5连接，所述吊索6缠绕在卷筒5上，下端连接拉力传感器7，最终端为连接负载8的对应接口。