[发明专利]一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置

权利要求书

1.一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置，其特征在于：包括底座(1)、机械臂(2)和目标模拟器(3)；

机械臂(2)基座固定在底座(1)上，末端设计有球轴承(21)；机械臂(2)通过所述球轴承支撑起目标模拟器(3)；

目标模拟器(3)用于模拟空间碎片六自由度的微重力运动特性，并实时采集自身的位置姿态数据反馈给机械臂(2)；目标模拟器(3)质心处安装有惯性测量单元(31)，用于实时获取目标模拟器(3)的三维位置和姿态数据；以目标模拟器(3)质心为原点，建立直角坐标系，所述直角坐标系的每个轴上分别安装一个惯性飞轮，三个惯性飞轮与质心的距离相同，三个惯性飞轮不同的运动组合实现目标模拟器不同的微重力运动特性；

机械臂(2)：根据目标模拟器(3)反馈的自身位置姿态数据，实时调整各关节的运动速度和末端球轴承位置，实现对目标模拟器(3)速度、位置和姿态控制的地面演示验证；

底座(1)通过气浮轴承(4)漂浮在气浮平台之上；

应用所述装置的地面试验方法，步骤如下：

1)启动机械臂，使其按照预设指令运动到指定位置，并使各个机械臂的末端球轴承旋转至指定姿态；

2)将目标模拟器放置于机械臂末端球轴承之上，使各个机械臂支撑起目标模拟器；

3)接通气浮轴承的气路，使底座漂浮在气浮平台之上；

4)控制目标模拟器内部的惯性飞轮运动，以模拟空间目标的翻滚运动特性，同时机械臂实时读取惯性测量单元反馈的位置和姿态数据；

5)按照预先设计的算法，控制各个机械臂运动，实现对空间目标速度、位置和姿态的控制，完成地面演示验证。

2.根据权利要求1所述的一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置，其特征在于：气浮轴承(4)以过底座(1)质心的铅垂线为轴线均匀分布。

3.根据权利要求1所述的一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置，其特征在于：机械臂(2)采用二自由度设计。

4.根据权利要求3所述的一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置，其特征在于：所述机械臂(2)至少有三条。

5.根据权利要求4所述的一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置，其特征在于：各个机械臂(2)以过底座(1)质心的铅垂线为轴线均匀分布。

6.根据权利要求1所述的一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置，其特征在于：目标模拟器(3)的质心与底座(1)质心位于同一条铅垂线上。

7.根据权利要求1所述的一种空间大型目标翻滚特性微重力模拟装置，其特征在于：目标模拟器(3)为立方形、圆柱形或球形。