[发明专利]一种体感微低重力模拟装置的主动补偿组件及模拟装置

说明书

本发明公开了一种体感微低重力模拟装置的主动补偿组件，体感微低重力模拟装置包括重力平衡组件、主动补偿组件，重力平衡组件受缓冲组件提供的弹性势能实现重力平衡，重力平衡组件至少包括具有一个自由度的平行四边形结构，体感微低重力模拟装置包括主动补偿组件，主动补偿组件设置在平行四边形结构的至少一个关节点，向重力平衡组件提供与体感微低重力模拟装置产生的附加力矩方向相反的补偿力矩；其中，关节点设置为平行四边形结构相邻连接杆的连接处。本发明根据获得的重力模拟装置产生的附加力矩，输出主动补偿力矩，使得补偿力矩能够抵消或者减小附加力矩值，提高微低重力模拟装置的模拟精度，达到理想的微低重力状态。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体地说，涉及一种一种体感微低重力模拟装置的主动补偿组件及模拟装置，实用于空间站在月球表面、火星表面其他失重环境下的模拟训练。

背景技术

随着航天空技术的发展，所有的载人空间探索活动不仅需要在航天工程上进一步创新发展，还需要对宇航员进行训练，以帮助其熟悉在太空或外星球执行任务的微重力或低重力环境。目前宇航员在地模拟低重力环境的的实验系统主要有自由落体运动、抛物线飞行实验系统、中性水池实验系统、吊丝配重式实验系统、超导磁体悬浮实验系统、气悬浮实验系统、虚拟现实技术验系统等。航天任务验证和航天员在地微重力模拟训练需求增大，地面微重力模拟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。

美国专利的公开号为（US8152699B1）的专利提供一种用于重力平衡装置的装置和方法，该重力平衡装置利用机械结构之间组合运动的实现的微重力模拟，用于训练人类进行空间探测和其它应用，包括容易调节的弹簧装置，弹簧安装后，装置实施例建造成本较低，操作安全、可靠性高、持续时间长等优势，并可适用于多种应用，以供人们在较低或零重力环境中体验步行。但由于重力模拟装置的弹簧组由多根弹簧组成，总质量可达几十千克，弹簧重力对模拟的精度也会产生较大的影响，同时该装置本身的重力和宇航员的重力不可避免地会存在摩擦和惯性，在实验中发现这些支撑装置本身存在的摩擦和惯性力有时很大，严重的影响了模拟的精度，降低了模拟试验的精确度。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种主动补偿组件，根据重力模拟装置产生的附加力矩，输出主动补偿力矩，使得补偿力矩能够抵消或者减小附加力矩值，提高微低重力模拟装置的模拟精度，达到理想的微重力状态。

本发明的另一目的是提供一种体感微低重力模拟装置，包括上述的主动补偿组件。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种体感微低重力模拟装置的主动补偿组件，所述体感微低重力模拟装置包括重力平衡组件、主动补偿组件，所述重力平衡组件受缓冲组件提供的弹性势能实现重力平衡，所述重力平衡组件至少包括具有一个自由度的平行四边形结构，所述体感微低重力模拟装置包括主动补偿组件，所述主动补偿组件设置在所述平行四边形结构的至少一个关节点，向所述重力平衡组件提供与所述体感微低重力模拟装置产生的附加力矩方向相反的补偿力矩；其中，所述关节点设置为所述平行四边形结构相邻连接杆的连接处。

进一步地，所述平行四边形的连接杆与所述关节点的周向相连接，相邻连接杆以所述关节点为轴相互转动。

进一步地，所述关节点设置为转动轴承，所述关节点的中心与所述轴承轴心重合。

进一步地，所述主动补偿组件包括第一主动补偿组件和第二主动补偿组件，所述平行四边形结构还包括相互平行的第一立杆和第二立杆，所述第一主动补偿组件设置在所述第一立杆的一个关节点处；所述第二主动补偿组件设置在所述第二立杆的一个关节点处。

进一步地，所述附加力矩至少包括重力平衡组件和人机接口重力力矩、装置的摩擦力距、位移产生的惯性力矩中的一种或一种以上的组合。