一种空间折展机构地面三维运动测试装置及测试方法与流程

本发明涉及空间运动测试，具体为一种空间折展机构地面三维运动测试装置及测试方法。

背景技术：

1、空间折展机构如空间机械臂、卫星天线等，在地面发射前处于折叠收拢状态，在轨后解锁展开，广泛应用于空间领域。空间折展机构的使用环境为微重力环境，在地面重力环境下测试其功能性能时，需要进行重力补偿。

2、地面模拟空间微重力环境的测试系统主要有吊丝配重系统、平面气浮系统、水浮系统、自由落体系统。平面气浮系统的重力补偿效果较好，但只能够让空间机构在平面内运动，无法实现三维空间多自由度联动测试；水浮系统和自由落体系统普遍存在成本和维护费用较高的问题，前者在试验时还要求保证系统的密封性，后者虽然补偿重力效果好，但作用时间太短，不适于空间机构的试验操作。

3、目前，吊丝配重系统分为(半)主动型和被动型。(半)主动型吊丝系统至少有1个运动方向上设有驱动源，如文献：单自由度吊丝配重式重力补偿机构的精度分析[j].姜建建,黄志来,周慧明等.河北工程大学学报(自然科学版),2023,40(01):104-112。该种吊丝系统仅能实现水平面内转动或者偏航运动，无法实现俯仰运动。

4、被动型吊丝系统无驱动源，一般由两条纵向导轨、多条横向导轨以及横向导轨上的滑块、定滑轮、吊丝、配重块和吊环组成。例如公布号为cn107160377a的中国发明专利文献公开了一种空间机械臂地面三维空间运动测试装置及方法，该专利中公开了被动型吊丝系统，虽然实现了俯仰运动，但是由于横向导轨之间存在运动轨迹交叉干涉，使得吊点运动轨迹发生交叉干涉，进而使得该装置不支持折展机构从收拢状态到多个伸展状态的连续运动。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何保证吊点运动轨迹不发生交叉干涉。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种空间折展机构地面三维运动测试装置，包括支撑架、导轨、滑动单元、定滑轮、吊绳和配重块，所述支撑架上设置有5组导轨，每组导轨上对应的设置有能够沿导轨长度方向移动的一组滑动单元，每组滑动单元上设置有定滑轮，所述吊绳一端连接空间折展机构，另一端绕设定滑轮后连接配重块；

4、中间的一组导轨上的吊绳沿竖向方向连接空间折展机构的折展臂的端部，与中间导轨相邻的两组导轨上的吊绳沿竖向方向连接空间折展机构的第二关节，最外侧的两组导轨上的吊绳沿竖向方向连接空间折展机构的第三关节。

5、本发明中将与第二关节和第三关节连接的吊绳组设成不同的宽度，保证了关节吊点之间运动轨迹不发生交叉干涉，实现了空间折展机构从收拢状态到不同伸展状态的连续运动测试。

6、优选地，还包括连接板，5组导轨的两端部均通过连接板连接。

7、优选地，所述支撑架与连接板之间通过拉紧绳连接。

8、优选地，所述支撑架顶部还设置有连接法兰。

9、优选地，所述支撑架上还设有加强筋。

10、优选地，所述加强筋上开设有减重孔。

11、优选地，所述滑动单元包括滑块和连接件，所述滑块能够滑动的设置在导轨上，所述滑块底部通过连接件连接所述定滑轮。

12、优选地，本发明还包括一种空间折展机构地面三维运动测试装置的测试方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

13、步骤一：将空间折展机构安装在与支撑架同轴转动的位置上；

14、步骤二：将空间折展机构收拢，将中间的一组导轨上的吊绳沿竖向方向连接空间折展机构的折展臂的端部，与中间导轨相邻的两组导轨上的吊绳沿竖向方向连接空间折展机构的第二关节，最外侧的两组导轨上的吊绳沿竖向方向连接空间折展机构的第三关节；

15、步骤三：配置每段吊绳所吊的配重块质量与对应段的空间折展机构的相匹配；

16、步骤四：给定空间折展机构的运动轨迹并启动空间折展机构的关节，以实现空间折展机构在重力补偿状态下的三维空间中做自由运动。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明中将与第二关节和第三关节连接的吊绳组设成不同的宽度，保证了关节吊点之间运动轨迹不发生交叉干涉，实现了空间折展机构从收拢状态到不同伸展状态的连续运动测试。

19、2、该测试装置还配置了旋转自由度，以满足空间折展机构的偏航运动。

技术特征：

1.一种空间折展机构地面三维运动测试装置，其特征在于：包括支撑架、导轨、滑动单元、定滑轮、吊绳和配重块，所述支撑架上设置有5组导轨，每组导轨上对应的设置有能够沿导轨长度方向移动的一组滑动单元，每组滑动单元上设置有定滑轮，所述吊绳一端连接空间折展机构，另一端绕设定滑轮后连接配重块；

2.根据权利要求1所述的一种空间折展机构地面三维运动测试装置，其特征在于：还包括连接板，5组导轨的两端部均通过连接板连接。

3.根据权利要求2所述的一种空间折展机构地面三维运动测试装置，其特征在于：所述支撑架与连接板之间通过拉紧绳连接。

4.根据权利要求1所述的一种空间折展机构地面三维运动测试装置，其特征在于：所述支撑架顶部还设置有连接法兰。

5.根据权利要求1所述的一种空间折展机构地面三维运动测试装置，其特征在于：所述支撑架上还设有加强筋。

6.根据权利要求5所述的一种空间折展机构地面三维运动测试装置，其特征在于：所述加强筋上开设有减重孔。

7.根据权利要求1所述的一种空间折展机构地面三维运动测试装置，其特征在于：所述滑动单元包括滑块和连接件，所述滑块能够滑动的设置在导轨上，所述滑块底部通过连接件连接所述定滑轮。

8.采用权利要求1至7任意一项所述的空间折展机构地面三维运动测试装置的测试方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种空间折展机构地面三维运动测试装置及测试方法，包括支撑架、导轨、滑动单元、定滑轮、吊绳和配重块，支撑架上设置有5组导轨，每组导轨上设置有一组滑动单元，每组滑动单元上设置有定滑轮，吊绳一端连接空间折展机构，另一端绕设定滑轮后连接配重块；中间吊绳连接空间折展机构的折展臂的端部，与中间导轨相邻的两组吊绳连接空间折展机构的第二关节，最外侧的两组吊绳连接空间折展机构的第三关节。本发明的优点在于，本发明中将与第二关节和第三关节连接的吊绳组设成不同的宽度，保证了关节吊点之间运动轨迹不发生交叉干涉，实现了空间折展机构从收拢状态到不同伸展状态的连续运动测试。

技术研发人员：梁斌,姜信宽,魏昭亮,刘厚德,梁论飞
受保护的技术使用者：江淮前沿技术协同创新中心
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17