[发明专利]空间在轨物品质心测量装置及方法

权利要求书

1.空间在轨物品质心测量装置，其特征在于，包括：定轴转臂(1)、扭转弹簧(2)、测速仪(3)；

所述定轴转臂(1)与待测物品固定连接，同时，所述定轴转臂(1)与所述扭转弹簧(2)的任意一个末端固定连接；所述测速仪(3)用于测量所述定轴转臂(1)的转速。

2.根据权利要求1所述的空间在轨物品质心测量装置，其特征在于，还包括始端限位板(4)、末端限位板(5)；

所述始端限位板(4)与所述末端限位板(5)之间的夹角一定，用于限制所述定轴转臂(1)绕扭转弹簧(2)簧体中轴的转动角度。

3.根据权利要求1或2所述的空间在轨物品质心测量装置，其特征在于，还包括装载箱(6)；所述待测物品与所述装载箱(6)固定连接，所述装载箱(6)与所述定轴转臂(1)固定连接，且所述定轴转臂(1)的末端伸出所述装载箱(6)。

4.一种利用如权利要求1所述的空间在轨物品质心测量装置测量物品质心的方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)以所述扭转弹簧(2)的簧体中轴作为转动轴，拨动所述定轴转臂(1)绕所述转动轴转动一定角度，然后释放定轴转臂(1)，使定轴转臂(1)在扭转弹簧(2)的驱动下绕所述转动轴转动；

2)使用所述测速仪(3)测量所述定轴转臂(1)的转速；

3)根据步骤2)测量得到的所述定轴转臂(1)的转速，确定所述待测物品质心至所述转动轴的距离；

4)以所述转动轴为轴线，以所述步骤3)确定的所述待测物品质心至所述转动轴的距离为半径，确定圆柱面，获得所述圆柱面与所述待测物品相贯而成的弧面；

5)改变所述待测物品与所述定轴转臂(1)之间的相对方位，重复步骤1)～4)，直至获得相交于一点的3个弧面；

6)根据步骤5)所述获得的相交于一点的3个弧面对应的所述待测物品质心至所述转动轴的距离，确定所述待测物品的质心位置，完成质心测量工作。

5.一种利用如权利要求2所述的空间在轨物品质心测量装置测量物品质心的方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)初始时刻，所述定轴转臂(1)贴靠在末端限位板(5)上；

2)以所述扭转弹簧(2)的簧体中轴为转动轴，拨动所述定轴转臂(1)绕所述转动轴转动一定角度，使所述定轴转臂(1)贴靠在所述始端限位板(4)上；

3)释放定轴转臂(1)，使定轴转臂(1)在扭转弹簧(2)的驱动下绕所述转动轴转动，直至所述定轴转臂(1)再次贴靠在末端限位板(5)上；

4)使用所述测速仪(3)测量所述定轴转臂(1)的转速；

5)根据步骤4)测量得到的所述定轴转臂(1)的转速，确定所述待测物品质心至所述转动轴的距离；

6)以所述转动轴为轴线，以所述步骤5)确定的所述待测物品质心至所述转动轴的距离为半径，确定圆柱面，获得所述圆柱面与所述待测物品相贯而成的弧面；

7)改变所述待测物品与所述定轴转臂(1)之间的相对方位，重复步骤1)～6)，直至获得相交于一点的3个弧面；

8)根据步骤7)所述获得的相交于一点的3个弧面对应的所述待测物品质心至所述转动轴的距离，确定所述待测物品的质心位置，完成质心测量工作。

6.根据权利要求4或5所述的测量物品质心的方法，其特征在于，所述确定所述待测物品质心至所述转动轴的距离r的方法，具体为：

其中，m₀为所述定轴转臂(1)的质量，m为所述待测物品的质量，T'为所述扭转弹簧(2)的扭转刚度，r₀为所述定轴转臂(1)质心到所述转动轴的距离，θ为所述定轴转臂(1)绕所述转动轴转动的一定角度，n为所述定轴转臂(1)的转速。