[发明专利]一维主动跟随减重吊挂装置

说明书

技术领域

本发明涉及减重吊挂技术领域，尤其是一种一维主动跟随减重吊挂装置。

背景技术

如在地面模拟月球环境进行机构的运动性能测试试验，由于地面的重力是月球表面的6倍，模拟装置须提供月面1/6g重力环境模拟。我们以月球车的太阳翼帆板展开为例，太阳翼帆板水平安装在小车的上方，侧面通过铰链连接，在其展开过程中，其质心沿竖直方向及水平方向运动。模拟装置需始终提供垂直地面方向的恒定吊挂力，对水平运动方向不产生附加的力。

一维主动跟随减重吊挂系统装置是通过悬挂绳与被跟随件连接，主要实现垂直地面方向的恒力减重吊挂及水平方向的运动主动跟随，保证运动过程中悬挂绳处于拉紧且竖直的状态。

现有技术通常采用悬挂绳通过滑轮组分别与减重砝码和被跟随件相连接，来提供垂直方向的恒定吊挂力，再将滑轮组安装在导轨滑块上，通过滑块在直线导轨上的运动实现水平运动跟随。然而此装置中，滑轮组自身内部存在摩擦阻力、滑轮组与悬挂绳之间存在变动的摩擦力，摩擦力作用在悬挂绳上，从而改变了悬挂绳上的作用力的大小；另一方面，导轨滑块与线性模组之间的摩擦力，直接影响水平方向主动跟随的精度。由于空气轴承具有摩擦阻力小、运动精度高、清洁无污染等特点，因而采用空气轴承做滑轮组，代替普通滑轮减少摩擦，采用气浮轴承与直线滑块相配合实现水平方向无摩擦跟随，进一步改良了减重吊挂装置。如专利申请号为201010166162.4的“提供恒定吊挂力的二维气浮随动装置”就公布了这种采用气浮轴承、减重砝码、气浮导轨、直线导轨组成的减重吊挂装置。虽然此装置采用了多个气浮轴承相互配合，避免了减重砝码随导轨滑块一起在水平方向的运动，消除了滑块与导轨之间以及滑轮内在的摩擦阻力的影响，但是悬挂绳与气浮轴承间的摩擦力影响并没有消除，并且减重砝码的质量很高，如月球小车太阳翼帆板展开装置中减重砝码的质量为太阳翼帆板质量的5/6，所以，当被跟随件在竖直方向加速或减速运动时，减重砝码会因惯性而产生一个极大的附加力，作用在悬挂绳上。所以，这种装置很难保证一个恒定的、高精度的减重吊挂。

发明内容

为了克服现有装置悬挂绳和滑轮之间的摩擦力、减重砝码惯性力影响，避免减重吊挂力不稳定，气浮装置成本高、气源供气复杂且难以维护等缺点，本发明提供了一种实现恒张力控制和一维主动跟随的减重吊挂装置，实现被跟随件与地面水平和竖直方向的高精度运动跟随，且提供持续恒定的竖直方向的吊挂力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种一维主动跟随减重吊挂装置，包括一维主动跟随系统和恒张力控制系统，其中，

所述恒张力控制系统包括安装支架、张力感应组件和卷绳组件，所述张力感应组件包括用以测量卷绳组件出来的悬挂绳的张力的两个张力传感器，所述张力传感器安装在张力传感器支架上，所述导向轮安装在导向轮支架上，所述导向轮支架安装在传感器支架上；

所述卷绳组件包括卷绳组件座、丝杠、卷绳轴、卷筒、大齿轮、导向轮和小齿轮，所述卷筒固定安装在卷绳轴上，所述卷绳轴通过键槽与大齿轮连接，所述大齿轮与小齿轮啮合，所述小齿轮与丝杠通过键槽连接，所述卷绳轴与丝杠两端通过滚动轴承安装在卷绳组件座上，所述导向轮通过安装板固定卷绳组件座上，所述卷绳组件座固定安装在安装支架上。

所述一维主动跟随系统包括导轨滑块、线性模组、角度感应组件和控制电机，所述导轨滑块与所述安装支架固定连接，所述导轨滑块可滑动地安装在所述线性模组上，所述控制电机安装在所述线性模组的一端，所述控制电机与所述导轨滑块联动，所述角度感应组件安装在所述安装支架上。

进一步，所述两个张力传感器在空间上呈90°布局，悬挂绳通过卷绳组件出来经过导向轮再缠绕在所述两个张力传感器上。

所述角度感应组件包括非接触角度编码器的码盘和读数头、滚轮、夹绳摆座、簧片、配重和带轴承摆轴，所述读数头安装在读数头座上，所述码盘固定在摆轴的端部，所述摆轴与摆杆连接，可在角度测量座的轴承座内转动，所述摆杆可在摆轴纵切面内摆动，所述夹绳支座安装在摆杆底端，所述滚轮通过簧片固定在摆杆上，所述配重固定在摆杆的上端，所述滚轮压紧悬挂绳。

再进一步，所述悬挂绳顺时针缠绕在卷筒上，再引出顺时针缠绕在丝杠上，最后通过导向轮引出到所述两个张力传感器中。

更进一步，所述丝杠螺距与所述悬挂绳的直径相等。

所述恒张力减重吊挂装置还包括驱动电机和扭力缓冲组件，所述驱动电机的输出轴与所述扭力缓冲组件连接，所述扭力缓冲组件与卷绳轴轴端连接。

所述驱动电机为交流伺服电机。当然，也可以选择其他类型的控制电机。