一种产生微重力环境的方法与流程

本发明属于微重力环境产生领域，特别是涉及一种产生微重力环境的方法。

背景技术：

1、随着航天事业的发展，太空中的微重力效应逐渐引起了科研人员的重视。生物、材料等物质在微重力环境下会显现出在重力环境中所不具备的一些独特特性，从而带动了相关领域的科技发展，其中生物学的微重力学效应更是微重力学研究的热点之一。但由于航天环境复杂、费用高昂，令许多实验无法开展，因此，利用地面实验装置进行微重力效应模拟成为了许多实验的首选。

2、目前的微重力装置主要用于物理、生物、化学等领域的基础研究，但对于其他实验或应用场景，如能源、交通、医疗等，其功能还比较受限。此外，微重力装置也难以提供与地球重力环境相同的条件，因此在某些方面可能难以获得具有代表性的结果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种产生微重力环境的方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种产生微重力环境的方法，包括：

3、获取待生成环境中的环境参数，将所述环境参数进行预处理，获得处理环境参数；

4、构建微重力装置，对所述微重力装置进行参数获取，获得装置参数；

5、构建数字孪生模型，将所述处理环境参数和所述装置参数输入至所述数字孪生模型中进行参数模拟，获得微重力环境孪生模型；

6、获取待处理物体的重力加速度，将所述待处理物体的重力加速度输入至所述微重力环境孪生模型中进行模拟计算，获得运行参数；

7、将所述运行参数输入至所述微重力装置中进行环境构建，生成微重力环境。

8、优选地，所述获得处理参数的过程包括：

9、将传感器基于所述待生成环境进行布置，获取所述环境参数；

10、将所述环境参数进行冗余数据处理，获得预处理参数；

11、将所述预处理参数进行整合后进行数据校验，获得所述处理环境参数。

12、优选地，所述微重力装置包括气缸、电磁调节阀、高压气瓶、通气管道、光栅尺和压力传感器。

13、优选地，所述获得装置参数的过程包括：

14、获取所述微重力装置的标准运行参数，将所述标准运行参数输入至数据库中进行储存，获得参数运行数据库；

15、将所述参数运行数据库进行数据筛查处理，获得处理参数数据库；

16、基于实时需求，对所述处理参数数据库进行属性提取，获得所述装置参数。

17、优选地，所述获得微重力环境孪生模型的过程包括：

18、基于处理环境参数构建实验环境框架；

19、基于装置参数构建装置模拟框架；

20、将所述实验环境框架和所述装置模拟框架进行整合后进行模拟，获得所述微重力环境孪生模型。

21、优选地，将所述实验环境框架和所述装置模拟框架进行整合的过程包括：

22、基于实时空气环境条件对匹配条件进行预设，获得预设参数；

23、将所述实验环境框架和所述装置模拟框架进行参数匹配，获得参数匹配框架；

24、基于所述预设参数对所述参数匹配框架进行优化后模拟，获得所述微重力环境孪生模型。

25、优选地，所述获得运行参数的过程包括：

26、获取待处理物体的重力加速度，将所述待处理物体的重力加速度输入至所述微重力环境孪生模型中进行水平平面运动模拟，获得平面模拟结果；

27、将所述待处理物体的重力加速度输入至所述微重力环境孪生模型中进行进行垂直平面运动模拟，获得垂直模拟结果；

28、基于所述平面模拟结果和所述垂直模拟结果进行对所述待处理物体进行三维运动模拟，在模拟过程中进行重力补偿，直至达到微重力环境后结束运动，获得所述运行参数。

29、优选地，所述生成微重力环境的过程包括：

30、基于所述运行参数对所述微重力装置进行调节，获得调节微重力装置；

31、基于视觉伺服方法，对所述调节微重力装置和所述待处理物体进行跟踪，获得所述微重力环境。

32、本发明的技术效果为：

33、1.本发明不仅能够用于物理、生物、化学等领域的基础研究，由于装置本身并不复杂，因此具有更加广泛地实验前景；

34、2.本发明对重力装置中的参数进行设置，增加了模拟器的持续工作时间；

35、3.本发明能够更好地对微重力环境进行模拟，通过参数的调节，可以对微重力自适应变化。

技术特征：

1.一种产生微重力环境的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的产生微重力环境的方法，其特征在于，所述获得处理参数的过程包括：

3.根据权利要求1所述的产生微重力环境的方法，其特征在于，所述微重力装置包括气缸、电磁调节阀、高压气瓶、通气管道、光栅尺和压力传感器。

4.根据权利要求1所述的产生微重力环境的方法，其特征在于，所述获得装置参数的过程包括：

5.根据权利要求1所述的产生微重力环境的方法，其特征在于，所述获得微重力环境孪生模型的过程包括：

6.根据权利要求5所述的产生微重力环境的方法，其特征在于，将所述实验环境框架和所述装置模拟框架进行整合的过程包括：

7.根据权利要求1所述的产生微重力环境的方法，其特征在于，所述获得运行参数的过程包括：

8.根据权利要求1所述的产生微重力环境的方法，其特征在于，所述生成微重力环境的过程包括：

技术总结
本发明公开了一种产生微重力环境的方法，包括：获取待生成环境中的环境参数，将所述环境参数进行预处理，获得处理环境参数；构建微重力装置，对所述微重力装置进行参数获取，获得装置参数；构建数字孪生模型，将所述处理环境参数和所述装置参数输入至所述数字孪生模型中进行参数模拟，获得微重力环境孪生模型；获取待处理物体的重力加速度，将所述待处理物体的重力加速度输入至所述微重力环境孪生模型中进行模拟计算，获得运行参数；将所述运行参数输入至所述微重力装置中进行环境构建，生成微重力环境。本发明不仅能够用于物理、生物、化学等领域的基础研究，由于装置本身并不复杂，因此具有更加广泛地实验前景。

技术研发人员：张怀东,迟海鹏,龚长华,奚晓鹏
受保护的技术使用者：北京戴纳实验科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14