[发明专利]一种超声电机驱动的超稳卫星平台及其控制方法

权利要求书

1.一种超声电机驱动的超稳卫星平台，其特征在于，包括柔性电缆以及通过所述柔性电缆相连接的载荷模块和调姿模块；

所述载荷模块包括载荷平台以及设置于载荷平台上的第一姿态传感器、锁紧线圈组、第一无线收发模块，锁紧线圈组、第一姿态传感器分别与第一无线收发模块电连接；所述载荷平台用于承载有效载荷，载荷平台的底部中间有一半球形凹坑，且半球形凹坑的球心与载荷平台底面中心位于同一平面上，锁紧线圈组设置于半球形凹坑内壁上；

所述调姿模块包括三自由度机械臂、直线型超声电机、旋转型超声电机、电磁电机、控制模块、第二无线收发模块，直线型超声电机、旋转型超声电机、电磁电机、第二无线收发模块分别与控制模块电连接，三自由度机械臂顶端设有半球形铁球，底端与旋转型超声电机相连，旋转型超声电机与电磁电机相连，直线型超声电机设置于三自由度机械臂上，三自由度机械臂上还设有第二姿态传感器、非接触位置传感器，第二姿态传感器、非接触位置传感器分别与控制模块连接，第二无线收发模块与第一无线收发模块进行无线通信；

所述第一姿态传感器用于感知载荷平台的姿态信息；第一无线收发模块用于将第一姿态传感器所采集的姿态信息通过无线传输模式发送至第二无线收发模块；

所述第二姿态传感器用于感知三自由度机械臂的姿态信息，非接触位置传感器用于感知三自由度机械臂与载荷平台之间的相对位置信息，半球形铁球用于调姿时与载荷平台的连接，控制模块用于根据载荷平台的姿态信息、三自由度机械臂的姿态信息以及三自由度机械臂与载荷平台之间的相对位置信息，控制直线型超声电机、旋转型超声电机、电磁电机联动，从而驱动三自由度机械臂运动。

2.根据权利要求1所述超声电机驱动的超稳卫星平台，其特征在于，所述三自由度机械臂具有两个转动自由度和一个平动自由度。

3.一种超声电机驱动的超稳卫星平台的控制方法，基于权利要求1所述超声电机驱动的超稳卫星平台实现，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，利用第一姿态传感器感知载荷平台的姿态信息，利用第二姿态传感器感知三自由度机械臂的姿态信息，利用非接触位置传感器用于感知三自由度机械臂与载荷平台之间的相对位置信息；

步骤2，控制模块根据载荷平台的姿态信息、三自由度机械臂的姿态信息以及三自由度机械臂与载荷平台之间的相对位置信息，驱动三自由度机械臂，使三自由度机械臂顶端的半球形铁球伸入载荷平台底部的半球形凹坑中，且半球形铁球外表面中心点与半球形凹坑内壁中心点之间的距离小于1mm；

步骤3，向旋转型超声电机和直线型超声电机中通入同相电，使它们都处于超声悬浮状态；向锁紧线圈组通电，使调姿模块与载荷模块通过半球形铁球连接到一起；

步骤4，控制模块根据载荷平台的姿态信息以及载荷平台的新位姿信息驱动三自由度机械臂，使调姿模块带动载荷平台运动至新位姿；

步骤5，令锁紧线圈组断电，使调姿模块与载荷平台分离；控制模块根据三自由度机械臂的姿态信息、载荷平台的姿态信息以及三自由度机械臂与载荷平台的相对位置信息，驱动三自由度机械臂，使调姿模块与载荷平台分离。