[发明专利]基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析系统及方法

权利要求书

1.基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析系统，其特征在于，包括驱动电机(1)、减速器(2)、柔性推杆(3)、压力传感器(4)、球铰接触板(5)、负载(6)、柔性供气管路(7)、数据处理单元(8)、位姿调整机构(9)、气垫(10)、气浮平台(11)；

所述驱动电机(1)的输出轴与减速器(2)的输入端连接，实现驱动力的输出和速度调节；

所述柔性推杆(3)与减速器(2)的输出端连接；所述压力传感器(4)后端与柔性推杆(3)固连，前端与球铰接触板(5)固连；柔性推杆(3)、压力传感器(4)以及球铰接触板(5)共同实现对负载(6)的渐增推力以及驱动力曲线测量；球铰接触板(5)适应负载(6)的非结构化外形，保证推力输出的稳固；

柔性供气管路(7)提供压缩气体给气垫(10)，实现负载(6)在气浮平台(11)上的重力补偿，使得负载(6)相对于气浮平台(11)处于自由漂浮状态；

所述数据处理单元(8)用于压力传感器(4)的测力数据处理以及推力曲线可视化；

所述位姿调整机构(9)以及气垫(10)分别调整使得柔性推杆(3)与负载(6)相对气浮平台(11)均处于水平状态。

2.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，所述驱动电机(1)与减速器(2)配合，通过调节电机的转速实现推力施加速度的调节，且保证力的施加重复性，提高摩擦力测量的准确性。

3.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，所述柔性推杆(3)内部设有柔性环节，避免球铰接触板(5)与负载(6)在接触的瞬间产生冲击从而导致压力传感器(4)的测量结果失真，柔性环节还用于延长接触时间并获得力-时间数据，提高测量结果的精度。

4.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，所述球铰接触板(5)通过万向球铰装置自适应装配误差以及位姿偏差，保证推力施加过程球铰接触板(5)的前端平面与负载(6)始终接触。

5.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，所述数据处理单元(8)用于在线监测压力传感器(4)的测量数据，通过数据曲线的拟合判断测量装置的调整精度是否满足要求以及摩擦力多次测量的重复性是否满足预设要求。

6.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，所述位姿调整机构(9)为分布式多点支撑形式，通过每个部分的高度调节，实现测量装置的高度、俯仰角的同时调整，使得测量装置推力施加位置符合预设要求，且与气浮平台(11)保持水平。

7.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，所述气垫(10)采用多组联合使用方式，实现对负载(6)重量的分配，使得气垫(10)与气浮平台(11)间形成均匀的气膜；同时，实现与位姿调整机构(9)相同高度及俯仰角调整功能，使得负载(6)与气浮平台(11)保持水平。

8.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，所述柔性供气管路(7)通过集中-分布式供气的方式，实现多组气垫(10)的供气，同时采用螺旋缠绕的方式，减小柔性供气管路(7)在延伸方向上的干扰力以及与气浮平台(11)之间的摩擦力，提高气浮摩擦力的测量精度。

9.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，所述测量装置及被测对象均处于同一气浮平台(11)上，通过提高气浮平台(11)的平面度减小二者的相对位姿偏差，提高测量精度。

10.根据权利要求1所述的基于主动反馈的气浮摩擦系数测量及误差分析系统实现的气浮摩擦系数测量及误差分析方法，其特征在于，包括：

分别调整位姿调整机构(9)以及气垫(10)，使得测量装置和负载(6)相对气浮平台(11)处于水平状态，随后设定驱动电机(1)以恒定转速运转，驱动电机(1)经过减速器(2)，以一定横向速度推出柔性推杆(3)，柔性推杆(3)连同力矩传感器4以及球铰接触板(5)以恒定速度运动直至与负载(6)外侧面产生接触，此时力矩传感器从0逐渐增加，通过数据处理单元(8)的可视化处理，形成推力-时间曲线，负载(6)开始克服气浮摩擦阻力并加速运动，直至柔性推杆的推力与气浮摩擦阻力相同时，负载(6)速度增加至最大，此时推力-时间曲线到达峰值，并将峰值推力F_max记录，重复以上过程，并记录下多组推力-时间曲线的峰值推力F_max，取平均值作为气浮摩擦阻力的测量值F₊，完成气浮摩擦系数测量及误差分析。