[发明专利]被动式微重力模拟器

说明书

本发明公开一种新型被动式微重力模拟装置，该系统包含：圆柱底座、套筒、平行四边形连杆、横轴、弹簧、滑轮、钢丝和可穿戴设备；其中，所述的套筒安装在圆柱底座上并与其间隙配合，可以自由旋转；所述的平行四边形连杆共有四组，两组对称安装在套筒上，其余两组安装在前述两组的前端，并借助横轴完成拼装；所述的弹簧一端固定在底座上，另一端与钢丝相连；所述的滑轮固定在平行四边形连杆结构的横轴上；所述的钢丝绕过特定的滑轮后连结在特定的横轴上。本发明的方法及系统实现了对微重力环境更经济、更可靠安全的被动式模拟，提供一种新型的重力抵消方法。

技术领域

本发明涉及一种重力抵消系统，具体涉及一种被动式微重力模拟系统。

背景技术

地面微重力模拟以及重力抵消是伴随着航天技术发展而出现的一个新的研究领域，相比于数字仿真与理论分析，通过微重力模拟所得到的实验结果更具有真实性与可靠性，而相比于飞机失重、液体悬浮、风洞等传统的重力抵消方式，利用机械结构之间组合运动实现的被动式重力抵消具有成本低、可靠性高、持续时间长等优势。因此，地面微重力模拟对于保证航天器在轨可靠运行以及航天员在地面的任务训练都具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种用于人体载荷多维运动的被动式微重力模拟装置，该系统解决了现有系统成本高、不能很好地长期可靠实现重力抵消的问题，能够站在微重力环境模拟角度，能够更加安全可靠地完成重力抵消的任务。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于人体载荷的被动式微重力模拟装置，该系统包含：圆柱底座、套筒、平行四边形连杆、横轴、弹簧、滑轮、钢丝和可穿戴设备。

其中，所述的套筒安装在圆柱底座上并与其间隙配合，可以自由旋转；所述的平行四边形连杆共有四组，两组对称安装在套筒上，其余两组安装在前述两组的前端，并借助横轴完成拼装；所述的弹簧一端固定在底座上，另一端与钢丝相连；所述的滑轮固定在平行四边形连杆结构的横轴上；所述的钢丝绕过特定的滑轮后连结在特定的横轴上；

在处于重力抵消状态时，所述的弹簧、钢丝保持张紧以提供恒定的重力抵偿；

在处于非重力抵消状态时，所述的弹簧与钢丝接触连接以防止弹簧张紧时间过长失效。

优选地，所述的被动式微重力模拟装置，其特征在于：套筒安装在圆柱底座的圆柱形凸台上，可绕底座360度旋转。

优选地，所述的被动式微重力模拟装置，其特征在于：四组平行四边形连杆通过横轴拼装成可伸展结构并可在空间自由移动。

本发明提供的用于人体的被动式微重力模拟装置，解决了现有系统成本高、不能很好地长期可靠实现重力抵消的问题，具有以下优点：

(1)本发明的方法为实现重力的被动式抵消，通过平行四连杆机构以及钢丝滑轮绕组、弹簧的组合，解决了理论上的零长弹簧问题，设计人体与机构随动机制，实现人体所受重力抵消不随人体位置与姿态改变而变化，提升了微重力模拟装置的可靠性；

(2)本发明的方法在设计并生产完成后，使用MPU6050六轴加速度传感器对重力抵偿效果进行了数据采集，得到了与理论分析符合较好的数据，证明本发明可以很好地实现恒定重力抵消的目的；

(3)本发明的系统通过圆柱底座支撑，通过其下焊接的钢制圆盘使得人体运动时整体结构的稳定性有良好的保障，圆柱底座的重量可以起到配重的作用；

(4)本发明的弹簧采用螺栓连接在圆柱底座上，由于工作状态下弹簧的拉紧为螺栓提供了预紧力，避免由于螺栓的松动发生意外，使人体的安全性有很大的提高。

附图说明

图1为本发明用于人体的被动式微重力模拟装置的结构示意图。

图2为本发明的平行四连杆的结构示意图。

图3为本发明的原理示意图。