一种月亮表面用光学实验装置的制作方法

本实用新型涉及探月设备技术领域，具体涉及一种月亮表面用光学实验装置。

背景技术：

北京时间2013年6月20日上午10：00，“神舟十号飞船”航天员王亚平在航天员张晓光及聂海胜的帮助下，完成了中国境内的第一次太空授课。此次面向全国人民的太空授课，更加形象展示物体质量、重量以液体表面张力及牛顿定律等特性。太空授课中制作水膜与水球的过程，给每位观众留下了深刻印象。其实，“神舟十号飞船”的太空授课并不是世界上的首例，早在2007年8月8日，世界上首位教师宇航员芭芭拉·摩根乘坐“奋进号”航天飞机进入太空。在太空中，她与地面上的学生开展“天地连线”，通过视频向学生展示了在太空运动、喝水等情景，成为第一个成功进入太空的NASA“太空教学计划”的宇航员。

由于月亮表面与地球表面相比，其表面不存在空气的干扰，使得一些在地球上不明显的实验能够得到非常好的展示，例如在1971年7月30日，美国发射“Apollo 15号”成功着陆月球，指令长大卫·斯科特在月球上进行了举世闻名的羽毛-铅球自由落体实验:在月球上，羽毛和铅球同时落向月表；由于排除了空气的干扰，进而使得试验效果达到了理论数据，那么对于光线来说，由于大气的影响，使得测试的实验数据会存在细微的差别，如果将该实验设置在月亮上则能更准确的进行演示，但由于质量与体积问题使得该装置不仅要满足质量轻便体积小，而且要结实耐用精确度高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种不仅结构简单、体积适中，且结构稳定与精准，能够适应外太空环境。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种月亮表面用光学实验装置，包括支撑机构，设置在所述支撑机构上部的升降支撑机构，设置在所述升降支撑机构上部的实验机构，以及与所述实验机构相配合的控制机构；

所述支撑机构包括支撑板，设置在所述支撑板下表面四角的电动伸缩杆，以及设置在所述支撑板中心的MEMS陀螺仪；

所述升降支撑机构包括设置在支撑板上的驱动电机，与所述驱动电机相配合的第一连杆，以及与所述第一连杆相配合的第二连杆组；

所述实验机构包括与所述第一连杆和第二连杆组相配合的实验平台，设置在所述实验平台上的分隔板、设置在所述分隔板第一侧上的显示板、设置在所述分隔板第二侧且位于所述实验平台上的步进电机，与所述步进电机输出轴相连接且用于支撑光源单元的光源支撑杆；

所述控制机构包括单片机，与所述单片机相连接且为所述升降支撑机构和实验机构相配合的电源。

所述支撑板上设置太阳能电池板，用于为所述电源提供稳定的电能。

所述驱动电机为高精度步进电机，且所述高精度步进电机通过桥接轴与所述第一连杆相连接，所述桥接轴另一端通过轴承座设置在所述支撑板上。

所述分隔板为半圆形板，所述显示板通过与所述半圆形板垂直的支撑块相连接，所述显示板为圆筒。

所述光源单元为激光灯，所述激光灯射出的光线与所述分隔板平行，且所述光线沿直径方向发射。

所述实验平台位于所述显示板外侧设置拍摄机构，所述拍摄机构包括固定杆，设置在所述固定杆上用于拍摄的数码相机。

所述第二连杆组包括两平行的第二连杆。

本实用新型通过支撑板为基础，在其上设置升降支撑机构，从而实现实验机构的升降与支撑，确保在升空或返回过程中本装置的体积较小，同时采用控制机构对本装置实现很好的控制，实现自主实验并记录实验结果；在支撑机构的支撑板下表面设置四个电动伸缩杆，并结合MEMS陀螺仪来实现支撑板的相对水平，使得实验更加平稳的进行。

另外，升降支撑机构包括设置在支撑板上的驱动电机，与所述驱动电机相配合的第一连杆，以及与所述第一连杆相配合的第二连杆组；且所述第二连杆组包括两平行的第二连杆，进而实现三点支撑的机构，且为四杆机构有利于实现快速升降与降落，而此采用的驱动电机为高精度步进电机，能够实现第一连杆带动第二连杆组的运动，实现快速升降，且高精度步进电机通过桥接轴与所述第一连杆相连接，所述桥接轴另一端通过轴承座设置在所述支撑板上；使得结构更加稳定的同时确保了结构精度。

另外，实验机构包括与所述第一连杆和第二连杆组相配合的实验平台，设置在所述实验平台上的分隔板、设置在所述分隔板第一侧上的显示板、设置在所述分隔板第二侧且位于所述实验平台上的步进电机，与所述步进电机输出轴相连接且用于支撑光源单元的光源支撑杆；采用的光源单元通过光源支撑杆与步进电机输出轴相连接，实现了圆弧转动，且采用的分隔板为半圆形板，所述显示板通过与所述半圆形板垂直的支撑块相连接，所述显示板为圆筒；光源单元为激光灯，所述激光灯射出的光线与所述分隔板平行，且所述光线沿直径方向发射；确保了光线始终射向显示板的中心点。

另外，采用的控制机构包括单片机，与所述单片机相连接且为所述升降支撑机构和实验机构相配合的电源，而为了确保电源电能的稳定性，在支撑板上设置太阳能电池板，用于为电源提供稳定的电能；而为了保存实验数据，在实验平台位于所述显示板外侧设置拍摄机构，所述拍摄机构包括固定杆，设置在所述固定杆上用于拍摄的数码相机，实时进行拍照，保存实验结构，并可拍摄实验过程，传输给地球。

附图说明

图1为本实用新型的第一种结构示意图；

图2为本实用新型的第二种结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图1-2，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

一种月亮表面用光学实验装置，包括支撑机构，设置在所述支撑机构上部的升降支撑机构，设置在所述升降支撑机构上部的实验机构，以及与所述实验机构相配合的控制机构；

所述支撑机构包括支撑板1，设置在所述支撑板1下表面四角的电动伸缩杆3，以及设置在所述支撑板1中心的MEMS陀螺仪17；

所述升降支撑机构包括设置在支撑板1上的驱动电机4，与所述驱动电机4相配合的第一连杆6，以及与所述第一连杆6相配合的第二连杆组16；

所述实验机构包括与所述第一连杆6和第二连杆组16相配合的实验平台15，设置在所述实验平台15上的分隔板13、设置在所述分隔板13第一侧上的显示板10、设置在所述分隔板13第二侧且位于所述实验平台上的步进电机14，与所述步进电机14输出轴相连接且用于支撑光源单元11的光源支撑杆12；

所述控制机构包括单片机5，与所述单片机5相连接且为所述升降支撑机构和实验机构相配合的电源18。

所述支撑板1上设置太阳能电池板2，用于为所述电源18提供稳定的电能。

所述驱动电机4为高精度步进电机，且所述高精度步进电机通过桥接轴与所述第一连杆6相连接，所述桥接轴另一端通过轴承座19设置在所述支撑板1上。

所述分隔板13为半圆形板，所述显示板10通过与所述半圆形板垂直的支撑块相连接，所述显示板10为圆筒。

所述光源单元11为激光灯，所述激光灯射出的光线与所述分隔板13平行，且所述光线沿直径方向发射。

该实施例中升降支撑机构包括设置在支撑板上的驱动电机，与所述驱动电机相配合的第一连杆，以及与所述第一连杆相配合的第二连杆组；且所述第二连杆组包括两平行的第二连杆，进而实现三点支撑的机构，且为四杆机构有利于实现快速升降与降落，而此采用的驱动电机为高精度步进电机，能够实现第一连杆带动第二连杆组的运动，实现快速升降，且高精度步进电机通过桥接轴与所述第一连杆相连接，所述桥接轴另一端通过轴承座设置在所述支撑板上；使得结构更加稳定的同时确保了结构精度。

另外，实验机构包括与所述第一连杆和第二连杆组相配合的实验平台，设置在所述实验平台上的分隔板、设置在所述分隔板第一侧上的显示板、设置在所述分隔板第二侧且位于所述实验平台上的步进电机，与所述步进电机输出轴相连接且用于支撑光源单元的光源支撑杆；采用的光源单元通过光源支撑杆与步进电机输出轴相连接，实现了圆弧转动，且采用的分隔板为半圆形板，所述显示板通过与所述半圆形板垂直的支撑块相连接，所述显示板为圆筒；光源单元为激光灯，所述激光灯射出的光线与所述分隔板平行，且所述光线沿直径方向发射；确保了光线始终射向显示板的中心点。

实施例二

其实与实施例一的区别在于：所述实验平台15位于所述显示板外侧设置拍摄机构，所述拍摄机构包括固定杆7，设置在所述固定杆7上用于拍摄的数码相机8。

所述第二连杆组16包括两平行的第二连杆。

该实施例中采用的控制机构包括单片机，与所述单片机相连接且为所述升降支撑机构和实验机构相配合的电源，而为了确保电源电能的稳定性，在支撑板上设置太阳能电池板，用于为电源提供稳定的电能；而为了保存实验数据，在实验平台位于所述显示板外侧设置拍摄机构，所述拍摄机构包括固定杆，设置在所述固定杆上用于拍摄的数码相机，实时进行拍照，保存实验结构，并可拍摄实验过程，传输给地球。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。