[发明专利]一种体感微低重力模拟装置

说明书

本发明属于航空航天技术领域，具体地说，涉及一种体感微低重力模拟装置，包括依次连接的支撑框架、重力平衡组件和人机系统；缓冲组件，与支撑框架连接，独立于重力平衡组件设置；传动组件，将缓冲组件的势能通过重力平衡组件传递至人机系统；所述缓冲组件部分或者全部补偿重力平衡组件和人机系统的重力。本发明的有益效果为本发明进行微低重力模拟训练或体验，可模拟的时间不限，可模拟的重力连续可调，调节过程简单；装置占地面积小易部署，且能够在地面条件下实现了微低重力的模拟，实现简单，成本低，模拟值可调节，且能够达到较高的模拟精度。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体地说，涉及一种体感微低重力模拟装置，通过在地球表面进行低重力步行训练，模拟月球表面、火星表面其他失重环境下的步行训练，适应在月球以及火星表面的微低重力环境。

背景技术

随着探月工程的逐步达成，实施载人登月并建立月球基地已成为可能，因此为满足航天任务验证和宇航员地面训练的需求，孕育了很多科学的重大进展和技术的重大突破。在地面上，为开展航天员训练或类似的体验。

失重状态下进行的科学实验有助于更好地探索物理规律和分析自然现象，孕育了很多科学的重大进展和技术的重大突破。在地面上，为开展航天员训练或类似的体验，进行人体微重力模拟具体有以下几种方法：

1)悬吊法重力补偿系统：悬吊式重力补偿系统利用吊索将人体悬吊起来，利用重力的分力，或利用一组悬吊改变人体姿势并平衡掉人体的重力，以另一组吊索的拉力在人体纵向上代替重力，或保持吊索的拉力大小与一定比例的重力恒定相等，方向与重力反向，从而模拟失重或部分失重环境下人体的受力，这种方法可以实现0-1g的微重力模拟。所述系统结构较复杂，维护成本较高；由于垂直方向无法实现自主运动，在模拟精度方面存在不足；悬吊系统会受到不同程度的惯性力影响，再加上系统摩擦力会导致多自由度运动的实现困难。

2)抛物线飞机试验：飞机爬升到45度左右，关闭发动机作抛物线飞行，可以得到低重力环境。目前美国、俄罗斯、法国都有专门的抛物线飞机，用来进行宇航员的失重训练和一些低重力水平的科学实验。一次实验可以飞20-30次，提供20-25s,约0.01g水平的实验。所述模拟精度与受航天飞机控制精度影响，成本高，安全性较差并且实现难度较大。

3)中性浮力水池：中性浮力水池利用浮力来平衡重力，营造出模拟的低重力环境。虽然航天员受到浮力的作用，主观上感受不到重力，但是重力在客观上依旧作用在人身上。

4)精密气浮平台：气浮台能够将低重力模拟任务涉及到的大量硬件设备悬浮于气浮台上，提供了两个平移自由度和一个旋转自由度的失重模拟能力。气浮台能够准确地模拟低重力环境下物体的运动，航天员能在模拟训练中熟悉如何在低重力环境下推动和停止大质量物体的运动。所述的方法相比较其他方法制造成本和维护成本较低且模拟时间不受限制，但气浮法只能在平面上对被失重物体的重力进行补偿，无法模拟三维空间的运动，其竖直方向的运动自由度将受到限制。

上述所述的方法均为基于力学补偿的模拟方法，并非为针对人体感受的微低重力模拟方法。

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，提供一种体感微低重力模拟装置，所述为了克服各种基于力学补偿的模拟方法在实现微重力模拟技术上的缺陷，本发明采用弹簧和平行四边形机构分离设置的方法进行微重力模拟，且微低重力模拟装置进行微低重力模拟训练或体验，可模拟的时间不限，可模拟的重力连续可调，调节过程简单。

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，至少包括：依次连接的支撑框架、重力平衡组件和人机系统，缓冲组件，与支撑框架连接，独立于重力平衡组件设置；

传动组件，将缓冲组件的势能通过重力平衡组件传递至人机系统；

所述缓冲组件部分或者全部补偿重力平衡组件和人机系统的重力。