[发明专利]一种具有偏航随动的主动重力补偿系统

权利要求书

1.一种具有偏航随动的主动重力补偿系统，其特征是：系统包括水平随动支撑模块、滚转俯仰低摩擦随动模块、重力补偿主动随动模块、传感测量模块与协调控制模块；

所述水平随动支撑模块由主支撑板、横向支撑板、横向线性模组、横向伺服电机、纵向连接板、纵向线性模组、纵向伺服电机与主支撑筋板构成，横向支撑板安装在主支撑板上，其上安装有横向线性模组，横向线性模组上垂直安装有纵向线性模组，横向连接板左右两端安装纵向连接板，纵向连接板与横向连接板垂直，主支撑板上固定有主支撑筋板；

滚转俯仰低摩擦随动模块包括航天器、滚动跟随轴承轴、滚动跟随轴承、俯仰轴承固定座、俯仰轴、俯仰轴承、轴承连接板与支撑框；滚动跟随轴承与航天器相切，其通过滚动跟随轴承轴安装在轴承连接板上，轴承连接板通过俯仰轴与俯仰轴承固定，俯仰轴承安装在俯仰轴承固定座内，俯仰轴承固定座安装在支撑框上，支撑框上安装有筋板，其上方安装有距离传感器；

重力补偿主动随动模块包括偏航随动单元、重力补偿单元与缓冲单元，偏航随动单元包括固定连接板、偏航随动转盘、偏航齿轮、偏航跟随电机、转盘齿轮、角接触球轴承、螺纹固定套与推力轴承；重力补偿单元包括钢丝绳、中通万向节、钢丝绳导向轮、卷丝筒与转筒电机；缓冲单元包括缓冲摆杆、拉簧、拉簧安装板与张力传感器；

重力补偿主动随动模块的连接关系为，偏航随动单元通过固定连接板安装在水平随动支撑模块上，固定连接板内安装有角接触球轴承和推力轴承，偏航随动转盘通过螺纹固定套安装在推力轴承上，偏航随动转盘上端安装有转盘齿轮，转盘齿轮与偏航齿轮啮合，偏航跟随电机轴连接在偏航齿轮上；缓冲单元的缓冲摆杆铰接在偏航随动单元的偏航随动转盘上，缓冲摆杆上端安装有测量钢丝绳张力的张力传感器，缓冲摆杆中部与拉簧相连，拉簧另一端安装在拉簧固定板上，拉簧固定板安装在偏航随动转盘上；重力补偿单元的转筒电机安装在偏航随动单元的偏航随动转盘上，转筒电机上安装有卷丝筒，用于控制钢丝绳的收放，中通万向节安装在偏航随动转盘上，钢丝绳缠绕在卷丝筒上，依次通过缓冲单元、钢丝绳导向轮穿过偏航随动转盘、中通万向节连接到低摩擦随动模块的支撑框上。

2.根据权利要求1所述的一种具有偏航随动的主动重力补偿系统，其特征是：传感测量模块包括距离传感器与非接触式角度传感器及传感器安装板，距离传感器安装在低摩擦随动模块的支撑框上；非接触角度传感器安装在重力补偿主动随动模块中，其磁块安装在重力补偿主动随动模块的中通万向节的横向轴上，非接触式角度传感器的感应部分通过传感器安装板固定在偏航随动转盘上；

由钢丝绳和支撑框的连接点到中通万向节的十字轴的距离与传感器测量得到的支撑框到偏航随动转盘的竖向距离可得航天器在横纵向面内的位移，由非接触式角度传感器的测量数据可得其沿横向轴转动的角度，从而可将其在横纵向面内的距离沿横向和纵向分解，从而得到水平随动支撑模块的随动量；

所述协调控制模块包括采集卡、驱动器和主控板。

3.根据权利要求2所述一种具有偏航随动的主动重力补偿系统，其特征是：系统的具体工作步骤是：

(A)将航天器安装在滚转俯仰低摩擦随动模块上，调整其位置，使航天器质心与重力补偿主动随动模块的偏航随动转盘轴线在同一直线上；

(B)检测滚动跟随轴承与航天的贴合程度，通过俯仰轴微调其夹紧力；

(C)打开电源，记录航天器初始状态时张力传感器和距离传感器的数值；

(D)启动系统，系统跟随航天器在自身控制系统作用下在地面实验室环境中完成任务需求的姿态及位置调整；

(E)完成验证试验，关闭电源，将航天器卸下，一种具有偏航随动的主动重力补偿系统归位。