[发明专利]一种五自由度气浮式运动模拟器

摘要

一种五自由度气浮式运动模拟器，包括平动平台和姿态平台，平动平台包括球面气浮轴承、防侧翻机械限位装置、升降柱、第一气压管路、第一控制器、三个平面气浮轴承、平动平台安装面板以及平动平台锂电池，姿态平台包括姿态平台安装面板、2N个气瓶、第二气压管路、iGPS、四组冷气喷嘴、惯性导航系统、第二控制器、三个飞轮、质心调节系统以及姿态平台锂电池，平动平台完成平动平台X、Y两个方向的平移运动，姿态平台完成俯仰轴、横滚轴、偏航轴三个方向的旋转运动，从而实现航天器空间姿态旋转运动和轨道平移运动的模拟。

主权项

一种五自由度气浮式运动模拟器，其特征在于：包括平动平台和姿态平台；所述平动平台包括球面气浮轴承(1)、防侧翻机械限位装置(2)、升降柱(3)、第一气压管路(4)、第一控制器(5)、三个平面气浮轴承(6)、平动平台安装面板(7)以及平动平台锂电池；所述平动平台安装面板(7)为圆形；三个平面气浮轴承(6)均布在平动平台安装面板(7)下表面，用于支撑平动平台；升降柱(3)、第一气压管路(4)和第一控制器(5)均安装在平动平台安装面板(7)上表面，且升降柱(3)位于平动平台安装面板(7)的中心位置；所述升降柱(3)为可伸缩升降柱；防侧翻机械限位装置(2)安装在升降柱(3)上，用于限制姿态平台的倾斜角度；球面气浮轴承(1)安装在升降柱(3)的顶端；所述第一气压管路(4)在第一控制器(5)的控制下为球面气浮轴承(1)和三个平面气浮轴承(6)供气；所述第一控制器(5)接收地面控制系统的启动指令和高度调节指令，根据地面控制系统的启动指令控制第一气压管路(4)的接通和关断，根据高度调节指令控制升降柱(3)的升降；第一控制器(5)还用于采集第一气压管路(4)的压力并输出给地面控制系统；平动平台锂电池安装在平动平台安装面板(7)上表面，用于为平动平台供电；所述姿态平台包括姿态平台安装面板(8)、2N个气瓶(9)、第二气压管路(10)、iGPS(11)、四组冷气喷嘴(12)、惯性导航系统(13)、第二控制器(14)、三个飞轮(15)、质心调节系统(16)以及姿态平台锂电池；N为不为0的自然数；所述姿态平台安装面板(8)为圆形，中心位置开有用于连接球面气浮轴承(1)的孔；2N个气瓶(9)对称布置在姿态平台安装面板(8)上，且气瓶嘴均朝向姿态平台安装面板(8)的圆心；四组冷气喷嘴(12)均匀布置在姿态平台安装面板(8)上，每组冷气喷嘴包括四个冷气喷嘴，分别沿本体坐标系的X轴、Y轴、Z轴正向、Z轴负向安装；三个飞轮(15)沿本体坐标系的X、Y、Z轴安装在姿态平台安装面板(8)上；第二气压管路(10)、iGPS(11)、惯性导航系统(13)、第二控制器(14)以及质心调节系统(16)均安装在姿态平台安装面板(8)上，所述第二气压管路(10)在第二控制器(14)的控制下为四组冷气喷嘴(12)供气；iGPS(11)用于精确测量五自由度气浮式运动模拟器空间坐标位置并输出给第二控制器(14)；惯性导航系统(13)用于实时采集姿态平台的角速度和转矩并反馈给第二控制器(14)；质心调节系统(16)用于调节姿态平台的质心与球面气浮轴承(1)的球心重合；第二控制器(14)接收地面控制系统的位置移动指令，根据该指令和iGPS(11)实时输出的模拟器空间位置坐标，控制第二气压管路(10)的接通和关断，实现五自由度气浮式运动模拟器沿平动平台X、Y轴方向移动；第二控制器(14)接收地面控制系统的姿态旋转指令，根据该指令以及惯性导航系统(13)反馈的姿态平台角速度和转矩，控制第二气压管路(10)的接通和关断以及飞轮(15)的角速度和转矩，实现五自由度气浮式运动模拟器姿态平台沿本体坐标系X、Y、Z轴旋转；第二控制器(14)还用于将姿态平台的角速度和转矩以及第二气压管路(10)的压力输出给地面控制系统；姿态平台锂电池安装在姿态平台安装面板(7)上表面，用于为姿态平台供电；平动平台的X、Y、Z轴是指以平动平台的中心为原点，Z轴垂直于平动平台安装面板向上，X轴、Y轴正交且满足右手定则；所述本体坐标系是指以姿态平台的旋转中心为原点，Z轴垂直于姿态平台安装面板向上，X轴、Y轴正交且满足右手定则。