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申请/专利权人：河北工业大学

摘要：本发明公开一种用于空间非合作目标消旋及捕获的地面模拟实验系统，该实验系统通过气浮球轴承通气后生成的气膜，使目标模拟外壳产生漂浮的状态，模拟空间非合作目标在轨道上的运动，使得模拟更加真实。此外，该实验系统通过双臂对目标进行机械冲击消旋，两个力作用形成力偶矩，不会使非合作目标产生平移，提高了消旋效率。最后通过机械手爪进行捕获，完整的模拟了太空中对非合作目标的消旋、捕获。整个实验系统结构简单，操作方便，便于安装。

主权项：1.一种空间非合作目标消旋及捕获地面模拟实验系统，该实验系统包括空间非合作目标模拟机构、漂浮基机械臂机构、消旋末端、捕获末端，其特征在于：一个空间非合作目标模拟机构的外周设置有三个漂浮基机械臂机构，其中两个对称设置的漂浮基机械臂机构上安装有一个消旋末端，两个消旋末端相对设置，另一个漂浮基机械臂机构上安装有一个捕获末端；所述空间非合作目标模拟机构包括正十二面体模拟外壳、外壳配重模块、气浮球轴承、模拟机构气缸、模拟机构第一平台、中央旋转轴、模拟机构第二平台、模拟机构支撑杆、模拟机构气瓶、模拟机构电机、模拟机构第三平台、模拟机构底部配重、模拟机构气足；所述正十二面体模拟外壳的内部为空心，其上表面和下表面为两个水平面，气浮球轴承设置于其内部且其内部的上端与气浮球轴承的转子的上部固定连接；外壳配重模块包括电机、丝杠和配重块，配重块安装在丝杠上，丝杠的一端与电机的输出轴通过轴联器连接，电机固定在正十二面体模拟外壳的上表面或下表上；所述外壳配重模块为四个，其中两个一组对称的安装在正十二面体模拟外壳的上表面和下表面上；所述模拟机构第一平台与中央旋转轴固定，并同其一起旋转；所述模拟机构气缸的气缸端盖固定在模拟机构第一平台上，活塞杆上的圆柱销与正十二面体模拟外壳下表面上的销孔配合，组成定位模块；所述模拟机构气缸为两个，对称的设置在中央旋转轴的两侧；所述气浮球轴承的下端通过联轴器与中央旋转轴的上端相连；所述模拟机构第二平台通过模拟机构支撑杆与位于其下方的模拟机构第三平台连接，并且模拟机构第二平台中间设有圆形通孔，保证中央旋转轴的下部通过；所述底部配重模块有三组，包括配重杆和配重块，配重杆固定在模拟机构第三平台上，通过更换配重块的质量可实现对整个机构的调平；所述模拟机构气瓶固定在模拟机构第三平台上，其上设置有导气管分别为模拟机构气足、模拟机构气缸和气浮球轴承供气；模拟机构电机固定在模拟机构第三平台的中部，其输出轴通过轴联器与中央旋转轴的下端连接；所述模拟机构气足为三个，均匀的设置在模拟机构第三平台的下方，其底面与大理石平面接触，其上端与模拟机构第三平台的底面连接；所述漂浮基机械臂机构包括六自由度机械臂、防护栏、电源系统、漂浮基第一平台、漂浮基支撑杆、漂浮基气瓶、漂浮基配重、漂浮基第二平台、漂浮基电机、滑块、漂浮基气足；所述六自由度机械臂的底座固定在漂浮基第一平台的中部；所述电源系统安装在漂浮基第一平台的一侧，通过导电线为六自由度机械臂供电；所述防护栏固定在漂浮基第一平台的边缘处；所述漂浮基第一平台通过漂浮基支撑杆与位于其下方的漂浮基第二平台连接；四个漂浮基气瓶和四个漂浮基配重均均匀固定在漂浮基第二平台上；所述漂浮基电机固定在漂浮基第二平台的下表面上，滑块通过滑道以丝杠螺母的形式与漂浮基电机的输出轴连接；四个漂浮基气足均匀的设置在于漂浮基第二平台的下方，其上端与漂浮基第二平台的底面连接，其底面与大理石平面接触；所述消旋末端为机械冲击消旋末端，其一端通过法兰盘与六自由度机械臂的运动端相连，另一端对正十二面体模拟外壳进行消旋；所述捕获末端为机械手爪，其一端通过法兰盘与六自由度机械臂的运动端相连，其另一端对消旋后的正十二面体模拟外壳进行抓取；正十二面体模拟外壳通过气浮球轴承和模拟机构气足来实现五个自由度，模拟太空中的运动；当正十二面体模拟外壳绕中央旋转轴定轴转动时，其角速度矢量与惯性轴重合；通过控制正十二面体模拟外壳上的外壳配重模块产生偏心，使其角速度矢量与惯性轴不再重合，从而产生进动和章动；漂浮基机械臂机构的动态配重通过漂浮基第二平台下方的漂浮基电机与滑块动态配重装置实现，根据六自由度机械臂的姿态计算得出其质心偏量，然后控制漂浮基电机带动滑块进行质心调节。

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百度查询： 河北工业大学 一种用于空间非合作目标消旋及捕获的地面模拟实验系统