[发明专利]一种基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟装置和方法

权利要求书

1.一种基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟装置，其特征在于，包括：由固定端心轴组件(100)、活动端心轴组件(200)、导向滑轨(5)、导轨固定件(11)和恒力弹簧(12)构成的恒力吊挂组件(300)，以及，滑车(13)和纵向导轨(14)；

固定端心轴组件(100)两侧通过螺接方式与导向滑轨(5)固定连接；

导向滑轨(5)以滑动方式穿过活动端心轴组件(200)上的导向滑块(9)，使活动端心轴组件(200)可沿导向滑轨(5)上下移动；

导向滑轨(5)底端通过螺接方式与导轨固定件(11)固定连接，进行限位和保护；

恒力弹簧(12)安装在固定端心轴组件(100)和活动端心轴组件(200)之间；其中，恒力弹簧(12)靠近固定端心轴组件(100)的一端为固定端，恒力弹簧(12)靠近活动端心轴组件(200)的一端为输出端；

恒力吊挂组件(300)的上端通过螺接方式与滑车(13)固定连接，滑车(13)安装在纵向导轨(14)上，可沿纵向导轨(14)水平移动。

2.根据权利要求1所述的基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟装置，其特征在于，

固定端心轴组件(100)，包括：固定端安装座(1)、固定端弹簧心轴(2)、轴承(3)和固定端转轴(4)；其中，固定端弹簧心轴(2)通过轴承(3)安装在固定端转轴(4)上，固定端转轴(4)安装在固定端安装座(1)上，进行限位和保护，固定端弹簧心轴(2)可绕固定端转轴(4)旋转，使用时固定端心轴组件(100)空间位置在上；

活动端心轴组件(200)，包括：活动端弹簧心轴(6)、活动端转轴(7)、轴承(8)、导向滑块(9)和活动端安装座(10)；其中，活动端弹簧心轴(6)通过轴承(8)安装在活动端转轴(7)上，活动端转轴(7)安装在活动端安装座(10)上，进行限位和保护，活动端安装座(10)上安装有导向滑块(9)进行运动导向，活动端弹簧心轴(6)可绕活动端转轴(7)旋转，使用时活动端心轴组件(200)空间位置在下。

3.根据权利要求2所述的基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟装置，其特征在于，

在初始状态时，恒力弹簧(12)的固定端通过螺接方式安装在固定端弹簧心轴(2)上，并且缠绕在固定端弹簧心轴(2)上；恒力弹簧(12)的输出端通过螺接方式安装在活动端弹簧心轴(6)上。

4.一种基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟方法，其特征在于，包括：

将卸载物通过钢丝绳与活动端心轴组件上的接口进行连接；

将恒力吊挂组件的上端通过螺接方式与滑车固定连接；

将滑车安装在纵向导轨上；

调节配重，使恒力弹簧末端输出恒定拉力；其中，恒力弹簧末端输出的恒定拉力与卸载物的重量相同。

5.根据权利要求4所述的基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟方法，其特征在于，还包括：

将恒力弹簧的固定端通过螺接方式安装在固定端弹簧心轴上，并且缠绕在固定端弹簧心轴上；将恒力弹簧的输出端通过螺接方式安装在活动端弹簧心轴上；同时，控制滑车在纵导轨上做直线运动，实现对卸载物展开过程的运动跟随。

6.根据权利要求4所述的基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟方法，其特征在于，还包括：

在卸载物向下运动时，通过钢丝绳作用使活动端心轴组件沿着导向滑轨向下运动，带动恒力弹簧的输出端向下运动；同时，恒力弹簧的固定端与固定端弹簧心轴一起绕固定端转轴缠绕旋转，恒力弹簧的固定端和输出端的距离增大，恒力弹簧伸长过程中保持恒定输出力值，以实现卸载物向下运动时的实时重力卸载与运动跟随。

7.根据权利要求4所述的基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟方法，其特征在于，还包括：

在卸载物向上运动时，通过钢丝绳作用在活动端心轴组件上的力值瞬间减小，恒力弹簧的固定端与固定端弹簧心轴一起绕着固定端转轴缠绕旋转，恒力弹簧的固定端和输出端距离减小，恒力弹簧的输出端向上运动，带动活动端心轴组件沿着导向滑轨向上运动；恒力弹簧缩短过程中保持恒定输出力值，以实现卸载物向上运动时的实时重力卸载与运动跟随。

8.根据权利要求4所述的基于恒力弹簧的二维展开零重力模拟方法，其特征在于，还包括：

在卸载物水平运动时，通过滑车在纵向导轨上进行水平移动，同时，恒力弹簧保持恒定输出力值，以实现对产品水平运动时的重力卸载和运动跟随。