一转动轴36、第二转动轴37、内层转动块33、外层转动块34、角度座35，其中内层转动块33通过第一转动轴36可相对转动地安装在外层转动块34上，该外层转动块34通过第二转动轴37可相对转动地与角度座35相连，所述内层转动块33上安装有上下设置的第一夹轮组28和第二夹轮组29，外层转动角度测量编码器30安装在第二转动轴37的一端，内层转动角度测量编码器31安装在第一转动轴36的一端。
[0038]所述第一转动轴36的中心轴线与第二转动轴37的中心轴线相互垂直，并交于一点；所述吊索I由两组夹轮之间穿过，并吊索I被夹紧；所述左夹轮38和右夹轮40两端与夹轮座32两块板的内壁之间分别设有套在夹轮轴上的隔套42 ;所述外层转动块34为方框体，内层转动块33位于外层转动块34内部的中间；所述角度座35具有一顶板，该顶板为一方框，在顶板下方相对的两侧设有垂直于顶板的竖板，第二转动轴37通过轴承安装在竖板上，在夹轮座35的两块板之间设有支撑板44，两组夹轮上下设置、分别位于所述支撑板44的上方及下方。
[0039]所述吊装夹具包括车体吊装夹具和摇臂吊装夹具，所述月面巡视探测器2车体的前后端均设有车体吊装夹具，所述月面巡视探测器2的主摇臂9和副摇臂10上均设有摇臂吊装夹具。所述车体吊装夹具包括两个球副7和一个转动副8，其中两个球副7与转动副8依次串联在一起，所述吊索I与转动副8连接。所述摇臂吊装夹具包括主摇臂吊装夹具和副摇臂吊装夹具，所述主摇臂吊装夹具和副摇臂吊装夹具都包括圆弧导轨11和滑块12，其中圆弧导轨11通过法兰13与摇臂连接，所述滑块12连接于圆弧导轨11上、并沿着圆弧导轨11滑动，所述吊索I与滑块12连接。
[0040]如图3所示，各吊点的运动区域都为矩形，其中车体吊装夹具的各吊点合力在任意时刻都经过月面巡视探测器2车体的质心，摇臂吊装夹具的吊点铅垂线始终通过吊挂部件质心。根据水平跟随平台上各吊点的位置变化，驱动转盘和行车(纵向运动大车5或横向运动小车6)运动，保证水平跟随平台上各吊挂点始终处于工作行程范围内。
[0041]本发明的工作原理为:
[0042]本发明的月面巡视探测器在月貌环境下运动，质心发生任何变化时，实时测出吊索的张力变化，实现吊索恒张力控制和快速收放，实现月面巡视探测器的多体吊挂和吊点的实时跟踪，抵消5/6mg地球与月球的重力差，保证月面l/6g低重力环境的模拟。
[0043]本发明模拟系统采用六根吊索I六点吊挂的悬挂方式，六个吊点分为两组，一组为两个吊点，用于起吊月面巡视探测器2。两个吊点的合力等于月面巡视探测器2重量的5/6，并且两个吊点对质心没有附加转矩；另一组为四个吊点，分别吊挂摇臂，保证四个摇臂吊点的作用力始终通过摇臂质心。在上述情况下，即使摇臂在运动，摇臂质心在运动，整体月面巡视探测器2的质心在变化，但是通过4+2吊挂的方式，始终平衡掉月球车5/6重力，达到模拟实验环境的目的。
[0044]每根吊索I具有三维的自动调节功能，就是实现在限定范围内的X、Y、和Z方向的位移实时调整，保证吊索I始终处于铅垂和张紧状态。通过吊索I检测力传感器26，实时反馈张力的信息，动态调整张力调整装置(缓冲弹簧23和电动缸27)，实现吊索I的恒张力控制；吊索I铅垂控制以吊索I偏离铅垂的角度作为控制目标，采用角度传感器检测吊索I第二个方向的倾斜角度作为反馈，采用伺服电机15和滚珠丝杠16驱动吊索I 二维跟随被吊物体，实现吊索I铅垂控制。吊索I的长度变化除电动缸27的恒张力控制外，还具有卷扬设备21的缠绕功能，保证月面巡视探测器2在俯仰和倾斜时对吊索I高度的控制。
[0045]当各个吊点整体偏离限定的工作范围时，由转盘4、横向运动小车6和纵向运动大车5带动水平跟随平台实现转向、横向移动和纵向移动，使吊点回归正常的工作范围，从而实现大范围的跟随运动。
【主权项】
1.一种l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:包括吊索(1)、月面巡视探测器(2)、张力控制吊挂装置(3)、水平跟随平台、转盘(4)、纵向运动大车(5)及横向运动小车(6)，其中纵向运动大车(5)滑动连接于行车轨道上，所述横向运动小车(6)位于纵向运动大车(5)的下方、并与纵向运动大车(5)滑动连接，所述转盘(4)的上端与横向运动小车(6)转动连接，下端与水平跟随平台固接，所述水平跟随平台的下方连接有六个张力控制吊挂装置(3)，各张力控制吊挂装置(3)通过吊索⑴与月面巡视探测器(2)连接。2.按权利要求1所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述水平跟随平台包括大平台(14)和设置于大平台(14)上的六个二维跟随小滑台，每个二维跟随小滑台均包括两个上下设置、并相互垂直的直线驱动单元，下方的直线驱动单元与张力控制吊挂装置(3)固连。3.按权利要求2所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述各直线驱动单元包括伺服电机(15)、滚珠丝杠(16)及导轨滑块(17)，其中伺服电机(15)连接滚珠丝杠(16)，所述导轨滑块(17)通过螺旋副与滚珠丝杠(16)连接。4.按权利要求1所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述张力控制吊挂装置(3)包括卷扬设备(21)、动滑轮(22)、定滑轮(25)、力传感器(26)、倾角测量机构及张力调整装置，其中卷扬设备(21)、张力调整装置及定滑轮(25)依次安装于水平跟随平台上，所述张力调整装置的输出方向竖直向下、并且输出端与动滑轮(22)连接，所述吊索(I)末端吊挂在月面巡视探测器(2)上，另一端依次穿过倾角测量机构、定滑轮(25)及动滑轮(22)后与卷扬设备(21)连接，所述力传感器(26)安装于所述水平跟随平台上、并与定滑轮(25)串联。5.按权利要求4所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述张力调整装置包括动滑轮安装架(52)、缓冲弹簧(23)、电动推杆(24)及伺服电动缸(27)，其中伺服电动缸(27)安装于水平跟随平台上，所述伺服电动缸(27)的电动推杆(24)连接活动板(52)，所述动滑轮安装架上设有两个导向柱(51)，每个导向柱(51)上均套设有缓冲弹簧(23)，各导向柱(51)的上端与活动板(52)活动连接，所述电动缸(27)动作使电动推杆(24)伸长或收缩，改变缓冲弹簧(23)的变形量，从而使动滑轮(22)上下运动。6.按权利要求4所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述倾角测量机构包括第一夹轮组(28)、第二夹轮组(29)、外层转动角度测量编码器(30)、内层转动角度测量编码器(31)、第一转动轴(36)、第二转动轴(37)、内层转动块(33)、外层转动块(34)、角度座(35)，其中内层转动块(33)通过第一转动轴(36)可相对转动地安装在外层转动块(34)上，该外层转动块(34)通过第二转动轴(37)可相对转动地与角度座(35)相连，所述内层转动块(33)上安装有上下设置的第一夹轮组(28)和第二夹轮组(29)，外层转动角度测量编码器(30)安装在第二转动轴(37)的一端，内层转动角度测量编码器(31)安装在第一转动轴(36)的一端。7.按权利要求1所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述吊索(I)通过吊装夹具与月面巡视探测器(2)连接，所述吊装夹具包括车体吊装夹具和摇臂吊装夹具，所述月面巡视探测器(2)车体的前后端均设有车体吊装夹具，所述月面巡视探测器(2)的主摇臂(9)和副摇臂(10)上均设有摇臂吊装夹具。8.按权利要求7所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述车体吊装夹具包括两个球副(7)和一个转动副(8)，其中两个球副(7)与转动副⑶依次串联在一起，所述吊索⑴与转动副⑶连接。9.按权利要求7所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述摇臂吊装夹具包括主摇臂吊装夹具和副摇臂吊装夹具，所述主摇臂吊装夹具和副摇臂吊装夹具都包括圆弧导轨(11)和滑块(12)，其中圆弧导轨(11)通过法兰(13)与摇臂连接，所述滑块(12)连接于圆弧导轨(11)上、并沿着圆弧导轨(11)滑动，所述吊索(I)与滑块(12)连接。10.按权利要求1所述的l/6g低重力平衡吊挂装置，其特征在于:所述转盘(4)上端面与连接柱转动连接，所述连接柱与横向运动小车(6)固联，所述转盘(4)通过同步齿形带(20)与减速器(19)连接，所述减速器(19)与转盘伺服电机(18)连接。
【专利摘要】本发明涉及月球车吊挂系统，具体的说是一种1/6g低重力平衡吊挂装置。包括吊索、月面巡视探测器、张力控制吊挂装置、水平跟随平台、转盘、纵向运动大车及横向运动小车，其中纵向运动大车滑动连接于行车轨道上，横向运动小车位于纵向运动大车的下方、并与纵向运动大车滑动连接，转盘的上端与横向运动小车转动连接，下端与水平跟随平台固接，水平跟随平台的下方连接有六个张力控制吊挂装置，各张力控制吊挂装置通过吊索与月面巡视探测器连接。本发明的月面巡视探测器能在月貌环境下，质心发生任何变化时，实时测出吊索的张力变化，实现吊索恒张力控制和快速收放，实现月面巡视探测器的多体吊挂和吊点的实时跟踪，保证其1/6g低重力环境的模拟。
【IPC分类】B64G7/00
【公开号】CN105599922
【申请号】CN201410668814
【发明人】徐志刚, 肖杰, 贺云, 刘勇, 李峰, 白鑫林, 王军义
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年11月20日