[实用新型]一种旋转运动和直线移动的同步运动控制装置

说明书

本实用新型公开了一种旋转运动和直线移动的同步运动控制装置，包括直线移动机构部分、旋转运动机构部分、拉力检测部分和控制部分；所述的直线移动机构部分利用同步带和同步带轮保持两完全一致的导轨机构的滑块等速直线移动，同时放置在滑块上的转动机构部分随之转动以卷开薄膜材料，通过拉力检测部分检测薄膜受到的拉力，最后控制部分调节转动机构部分的转速使薄膜材料卷开时受到的拉力处于合适范围内。该装置可实现直线移动和旋转运动速率匹配，让薄膜材料时刻处于合适的拉力范围之内。

技术领域

本实用新型涉及同步运动控制领域，具体涉及一种旋转运动和直线移动的同步运动控制装置。

背景技术

为应对人类对未知太空的探索，航天航空的研究方向正快速发展。为应对恶劣的太空环境(如低温、宇宙辐射强)，还有设备供能存在困难，人类对所需的更轻、更大、更强的航天器提出了更高的要求。而目前科技前沿是有关航天器太阳能帆板的展开机构，这其中涉及展开臂的直线移动的同步、展开臂直线移动和薄膜太阳能电池卷开时旋转运动的同步、刚性结构运动和柔性结构运动的同步等。如果展开臂直线移动和薄膜太阳能电池卷开时旋转运动不同步或同步效果差，将可能导致薄膜太阳能电池被拉断或自由悬浮在太空中，这直接导致各种资源的浪费。

同步带和同步带轮组成的同步带传动机构综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点，用于机械设计具有一定的优势，如传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；传动效率高，节能效果明显；维护保养方便，不需润滑，维护费用低。

拉力传感器越来越被开发出新的用途，目前较先进的想法是将采集的拉力信号用于同步控制方面，其具有一定的优势，如精度高，测量范围广，寿命长，结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。但是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，可采取一定的补偿措施。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种旋转运动和直线移动的同步运动控制装置。

本实用新型充分考虑了高负载对导轨滑块直线移动和薄膜材料卷开时所受拉力变化的影响。

本实用新型采用如下技术方案：

一种旋转运动和直线移动的同步运动控制装置，包括直线移动机构部分、旋转运动机构部分、拉力检测部分及控制部分；

所述直线移动机构部分包括第一伺服电机、第一减速机、两个移动装置、第一同步带轮、第二同步带轮及同步带；

两个移动装置平行设置在实验台上，第一伺服电机的输出轴与第一减速机的输入端连接，第一减速机的输出端与其中一个移动装置一端连接，该移动装置的末端通过第一同步带轮与同步带连接，另一个移动装置的末端通过第二同步带轮与同步带连接，同步带带动第一及第二同步带轮同步旋转；

所述旋转运动机构部分包括平台、第二伺服电机、第二减速机及滚筒，所述平台固定在两个移动装置上，滚筒的两端通过轴承座固定在平台上，所述第二伺服电机与第二减速机的输入端连接，第二减速机的输出端与滚筒一端连接驱动滚筒的旋转运动；

所述拉力检测部分包括薄膜材料、固定板及拉力传感器，所述薄膜材料的一端卷绕在滚筒的中心轴段，其另一端固定在型板上，在型板及固定板之间设置拉力传感器，用于检测薄膜材料的拉力变化；

所述控制部分：

包括计算机、运动控制卡、伺服电机驱动器I及伺服电机驱动器II，所述计算机与运动控制卡连接，拉力传感器与运动控制卡连接，运动控制卡分别与伺服电机驱动器I及伺服电机驱动器II连接，进一步驱动第一伺服电机及第二伺服电机转动。

两个移动装置分别为第一移动装置及第二移动装置，均包括滑块、导轨及丝杆；