一种基于超声电机的空间锁紧释放装置及其控制系统

本技术涉及空间锁紧，更具体地，涉及一种基于超声电机的空间锁紧释放装置及其控制系统。

背景技术：

1、空间锁紧释放装置是用于空间任务中对在轨被控对象的保护机制，面向前沿空间科学实验，如空间激光干涉测量需要大质量检验质量来抑制噪声，要求锁紧释放装置提供高预紧力进行保护并安全释放检验质量，需要执行机构对锁紧释放装置提供驱动控制。

2、因为高精度空间实验要求内部机构无磁以减少对被控对象的扰动，目前较多驱动机构均以电磁执行机为主，因此符合此类标准的执行机构有限。现有的无磁执行机构有以石蜡和扭转弹簧组成的石蜡制动器，其缺点在于无法重复使用，且石蜡有泄露污染的风险。

技术实现思路

1、本实用新型为克服上述现有技术所述的电磁驱动机构对被控对象存在电磁干扰，以及某些无磁驱动机构无法重复使用的缺陷，提供一种无磁且可重复使用的空间锁紧释放系统及控制方法。

2、为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

3、一种基于超声电机的空间锁紧释放装置，包括超声电机和传动机构；所述传动机构包括固定架、传动件、顶杆、推动关节和驱动件；所述传动件的一端与所述固定架连接，所述传动件的另一端与所述驱动件传动连接；所述固定架的下部沿竖直方向开设有限位槽；所述顶杆沿所述限位槽与所述固定架滑动连接；所述顶杆的一端通过所述推动关节与所述传动件传动连接；所述驱动件与所述超声电机连接。

4、本技术方案中，通过超声电机正转带动驱动件转动，进而驱动传动件，传动件向固定架的方向移动，使得传动件上的推动关节跟着传动件向固定架的方向移动，推动关节两端之间的垂直距离增大，顶杆沿着限位槽竖直向下移动，完成锁紧动作；同理，超声电机反转，推动关节两端之间的垂直距离减小，顶杆沿着限位槽竖直向上移动，完成释放动作。

5、优选地，本实用新型还提出了一种如上述的基于超声电机的空间锁紧释放装置的控制系统，包括控制器、编码器和电机驱动器；所述控制器、所述编码器和所述电机驱动器三者之间连接，所述编码器和所述电机驱动器分别与所述超声电机连接。

6、与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：本实用新型提出的基于超声电机的空间锁紧释放装置及其控制系统，使用以无磁压电材料为主的超声电机，能够满足高精度空间实验的要求，不会对被控对象产生电磁干扰，而且可以重复使用，不存在材料泄露导致污染的风险。

技术特征：

1.一种基于超声电机的空间锁紧释放装置，其特征在于，包括超声电机（1）和传动机构；所述传动机构包括固定架（2）、传动件（3）、顶杆（4）、推动关节（5）和驱动件（6）；所述传动件（3）的一端与所述固定架（2）连接，所述传动件（3）的另一端与所述驱动件（6）传动连接；所述固定架（2）的下部沿竖直方向开设有限位槽（7）；所述顶杆（4）沿所述限位槽（7）与所述固定架（2）滑动连接；所述顶杆（4）的一端通过所述推动关节（5）与所述传动件（3）传动连接；所述驱动件（6）与所述超声电机（1）连接。

2.根据权利要求1所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置，其特征在于，所述驱动件（6）包括凸轮，所述传动件（3）包括传动杆；所述固定架（2）与所述传动件（3）连接位置开设有滑动槽，所述传动杆的一端沿所述滑动槽与所述固定架（2）滑动连接，所述传动杆的另一端与所述凸轮平滑接触。

3.根据权利要求2所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置，其特征在于，所述固定架的滑动槽内设置有弹簧（8）。

4.根据权利要求2或3所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置，其特征在于，所述超声电机（1）包括第一超声电机和第二超声电机，所述第一超声电机和第二超声电机同轴安装在所述凸轮的两侧。

5.根据权利要求1所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置，其特征在于，所述驱动件（6）包括螺杆，所述传动件（3）包括第一螺母关节（310），所述螺杆与所述第一螺母关节（310）螺纹连接；所述第一螺母关节（310）上设置有滑动凹槽（311），所述固定架（2）上设置有与所述滑动凹槽（311）相匹配的滑动凸块，所述第一螺母关节（310）通过滑动凹槽（311）沿所述滑动凸块与所述固定架（2）滑动连接；所述螺杆的一端穿过第一螺母关节（310）与所述固定架（2）转动连接，所述螺杆的另一端与所述超声电机（1）连接。

6.根据权利要求1所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置，其特征在于，所述驱动件（6）包括正反牙丝杆，所述传动件（3）包括第二螺母关节（320）和第三螺母关节（330），所述第二螺母关节（320）和第三螺母关节（330）上分别设置有滑动凹槽（311），所述固定架（2）上部的两侧分别设置有与所述滑动凹槽相匹配的滑动凸块，所述第二螺母关节（320）和所述第三螺母关节（330）分别通过其滑动凹槽（311）与所述固定架（2）上两侧的滑动凸块滑动连接；

7.一种如权利要求1~6任一项所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置的控制系统，其特征在于，包括：控制器、编码器和电机驱动器；所述控制器、所述编码器和所述电机驱动器三者之间连接，所述编码器和所述电机驱动器分别与所述超声电机连接。

8.根据权利要求7所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置的控制系统，其特征在于，所述控制器包括：位置控制器和速度控制器。

9.根据权利要求8所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置的控制系统，其特征在于，所述控制器还包括选择器，所述选择器分别与所述位置控制器和所述编码器连接。

10.根据权利要求8或9所述的基于超声电机的空间锁紧释放装置的控制系统，其特征在于，所述速度控制器包括pid控制器。

技术总结
本技术涉及空间锁紧技术领域，提出一种基于超声电机的空间锁紧释放装置，包括超声电机和传动机构；所述传动机构包括固定架、传动件、顶杆、推动关节和驱动件；所述传动件的一端与所述固定架连接，所述传动件的另一端与所述驱动件传动连接；所述固定架的下部沿竖直方向开设有限位槽；所述顶杆沿所述限位槽与所述固定架滑动连接；所述顶杆的一端通过所述推动关节与所述传动件传动连接；所述驱动件与所述超声电机连接。

技术研发人员：薛超,施迪文,周泽凡,王吉,杨彪,蔡炳蔚,谭文海,杨山清
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：20230605
技术公布日：2024/1/22