[发明专利]基于串联双杆机构的低干扰力支撑式平面位置随动跟踪系统

说明书

一种基于串联双杆机构的低干扰力支撑式平面位置随动跟踪系统，它涉及一种随动跟踪系统，具体涉及一种基于串联双杆机构的低干扰力支撑式平面位置随动跟踪系统。本发明为了解决现有地面使用的能实现对目前物体三维空间内运动的微重力补偿系统会对目标物体引入很大的惯量，导致除重力方向上运动外的运动误差较大的问题。本发明包括串联双杆机构、二维运动平台、控制系统、第一编码器、第二编码器和水平二维力传感器，串联双杆机构安装在二维运动平台上，第一编码器、第二编码器和水平二维力传感器安装在串联双杆机构上，控制系统通过线缆连接串联双杆机构上的第一编码器、第二编码器、力水平二维力传感器。本发明属于地面微重力模拟领域。

技术领域

本发明涉及一种随动跟踪系统，具体涉及一种基于串联双杆机构的低干扰力支撑式平面位置随动跟踪系统，属于地面微重力模拟领域。

背景技术

随之我国航天事业的深入发展，宇航员的地面微低重力训练的需求也逐渐增多，为了更好的训练宇航员的舱外作业，需要同时对多宇航员和模拟舱体进行微低重力模拟试验。目前常用的微低重力补偿方法可以归结位水浮法，气浮平台法，自由落体法和悬吊重力补偿法。其中悬吊重力补偿法由于容易满足试验对象的三维运动的跟踪，且通过先进的控制和测量手段，可达到很高的补偿精度，但当涉及到运动比较多变的多宇航员的重力补偿时，因为目前悬吊重力补偿系统一般针对单一物体的运动，因此利用平面运动机构对多物体进行跟踪时会产生干涉，难以一起实现多物体的重力补偿。

除了悬吊法能比较容易满足试验对象的三维运动跟踪外，现有的其他的重力补偿方法中成熟的就是气浮法，气浮法的优势是在水平方向上的运动阻力很小，能比较好接近微重力系统，但是当加入垂直方向的重力补偿时，现有的机构都会引入较大的质量与惯量，导致水平方向与运动与预想较大。因此气浮法很难运用到宇航员的重力补偿上。

经过对现有技术的文献检索发现，目前在地面使用的能实现对目标物体三维空间内运动的微低重力补偿系统绝大多数都以悬吊式为主，种类单一。仅有少数不采用悬吊式的方法，但也停留在方案阶段，且会对目标物体引入很大的惯量，导致除重力方向上的运动外的运动误差较大。因此现提出了一个对目标水平运动产生很小干扰力的、附加质量与惯量都大大减小支撑式的平面位置随动系统，通过进一步结合现有的恒拉力系统，可以实现区别与传动悬吊的方式而是对目标物体的刚性支撑的地面微低重力模拟系统，可以实现对目标物体三维空间内运动的微低重力补偿。

发明内容

本发明为解决现有地面使用的能实现对目前物体三维空间内运动的微重力补偿系统会对目标物体引入很大的惯量，导致除重力方向上运动外的运动误差较大的问题，进而提出基于串联双杆机构的低干扰力支撑式平面位置随动跟踪系统。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括串联双杆机构、二维运动平台、控制系统、第一编码器、第二编码器和水平二维力传感器，串联双杆机构安装在二维运动平台上，第一编码器、第二编码器和水平二维力传感器安装在串联双杆机构上，控制系统通过线缆连接串联双杆机构上的第一编码器、第二编码器、力水平二维力传感器。

进一步的，所述串联双杆机构包括根部法兰、根轴、四个连杆、中轴、外轴和外轴关节，根轴、中轴、外轴呈三角形设置，根轴通过两个由上至下并排设置的连杆与中轴连接，外轴通过两个由上至下并排设置的连杆与中轴连接，根轴的下端与根部法兰连接，外轴的上端与外轴关节连接。