本技術(shù)涉及航空模擬，具體涉及一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，隨著航天空技術(shù)的發(fā)展，所有的載人空間探索活動(dòng)不僅需要在航天工程上進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，還需要對宇航員進(jìn)行訓(xùn)練，以幫助其熟悉在太空或外星球執(zhí)行任務(wù)的微重力或低重力環(huán)境。

2、目前宇航員在地模擬低重力環(huán)境的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要有自由落體運(yùn)動(dòng)、拋物線飛行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、中性水池實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、吊絲配重式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、超導(dǎo)磁體懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、氣懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)驗(yàn)系統(tǒng)等。航天任務(wù)驗(yàn)證和航天員在地微重力模擬訓(xùn)練需求增大，地面微重力模擬是伴隨著航天技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，相比于數(shù)字仿真與理論分析，通過微重力模擬所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有真實(shí)性與可靠性。

3、而在實(shí)際的航天環(huán)境中工作時(shí)，宇航員需要在失重環(huán)境下對工具進(jìn)行操作，亦或是對固定的操作設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，因此，需要一種能夠模擬上述情況的低重力模擬裝置，以進(jìn)行工效學(xué)測試，而現(xiàn)有技術(shù)中的低重力模擬裝置通常采用多連桿結(jié)構(gòu)配合力補(bǔ)償組件，并通過懸吊組件連接宇航員的手部和腳部以實(shí)現(xiàn)低重力環(huán)境的模擬，該種方式無法滿足地面支撐和約束等情況下宇航員的操作姿態(tài)，不利于工效學(xué)測試的展開。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置。

2、本實(shí)用新型的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，包括：

3、環(huán)境模擬組件，包括機(jī)械手，以及設(shè)置在機(jī)械手動(dòng)作端上的艙板；

4、三軸行架，所述三軸行架上設(shè)有依次連接的x軸移動(dòng)模組、y軸移動(dòng)模組和z軸移動(dòng)模組，所述z軸移動(dòng)模組的末端上設(shè)有位姿模擬組件；

5、工效學(xué)測試組件，包括測試架，以及固定在測試架上的艙外服骨架，且所述測試架連接至位姿模擬組件，所述位姿模擬組件驅(qū)使所述測試架關(guān)于x軸或y軸或z軸任一方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述艙板隨機(jī)械手動(dòng)作并調(diào)整與測試架的相對位置。

6、進(jìn)一步，所述艙外服骨架允許宇航員手部釋放和操作，且所述測試架頂部設(shè)有延伸在艙外服骨架外側(cè)的工具吊架。

7、進(jìn)一步，所述工具吊架連接有彈簧平衡器，所述彈簧平衡器用于連接工具，并將工具懸置在艙外服骨架前側(cè)。

8、進(jìn)一步，所述測試架圍合在艙外服骨架外側(cè)，并具有支撐在艙外服骨架底部的支撐底架，以及位于艙外服骨架外側(cè)的支撐側(cè)架，所述艙外服骨架與支撐側(cè)架固定連接。

9、進(jìn)一步，所述支撐側(cè)架對應(yīng)艙外服骨架的腰部和肩部設(shè)置。

10、進(jìn)一步，所述位姿模擬組件包括設(shè)置在z軸移動(dòng)模組的動(dòng)作端上的安裝座，以及依次連接的第一傳動(dòng)架和第二傳動(dòng)架，所述第一傳動(dòng)架與安裝座之間設(shè)有z軸旋轉(zhuǎn)模組，所述第一傳動(dòng)架與第二傳動(dòng)架之間設(shè)有y軸旋轉(zhuǎn)模組，所述第二傳動(dòng)架與測試架之間設(shè)有x軸旋轉(zhuǎn)模組。

11、進(jìn)一步，所述z軸移動(dòng)模組包括被軸向約束的絲桿，以及通過絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而致動(dòng)的螺母座，所述螺母座連接位姿模擬組件，且所述絲桿的端部連接有安全制動(dòng)器。

12、進(jìn)一步，所述環(huán)境模擬組件和三軸行架被設(shè)置在測試區(qū)域內(nèi)，所述測試區(qū)域外還設(shè)有電信號連接的控制器和展示屏，所述控制器與三軸行架、位姿模擬組件控制連接。

13、進(jìn)一步，所述展示屏上顯示有環(huán)境信息，以及測試架在三軸行架內(nèi)的位置信息。

14、進(jìn)一步，所述環(huán)境模擬組件還包括溫濕度控制裝置，和/或，風(fēng)力控制裝置。

15、進(jìn)一步，所述三軸行架和位姿模擬組件的動(dòng)作端上均連接有位置傳感器，所述位置傳感器與控制器電信號連接，并實(shí)時(shí)反饋測試架的空間位置信息。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

17、1、本實(shí)用新型的通過在三軸行架的前部設(shè)置艙板，艙板由機(jī)械手控制與測試架的相對位置，同時(shí)，環(huán)境模擬組件的溫濕度控制裝置、風(fēng)力控制裝置同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對局部空間環(huán)境的模擬；

18、2、測試架通過三軸行架和位姿模擬組件調(diào)整和補(bǔ)償宇航員的相對位置，實(shí)現(xiàn)宇航員相對于艙板的多位姿模擬，測試架在宇航員的腰部和肩部提供位姿的支撐，另外，測試架還在滿足為宇航員的腳步釋放自由度的前提下提供支撐，以使得能夠模擬身體與操作空間和待測設(shè)備不同相對位姿、身體不同約束的情況，必要時(shí)可以與快速搭建的標(biāo)模系統(tǒng)搭配使用，進(jìn)而評估在軌操作可行性。該裝置主要為工效學(xué)測試試驗(yàn)提供身體位姿模擬支持，能夠滿足地面支撐、約束等情況下人的空間操作姿態(tài)，支持開展工效學(xué)測試；

19、3、艙板還可作為航天設(shè)備的模擬，在測試架的頂部通過彈簧平衡器懸掛操作工具，以滿足宇航員在不同位姿下對工具的操作，以及與航天設(shè)備的交互作業(yè)，以有效的進(jìn)行工效學(xué)測試。

技術(shù)特征：

1.一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述艙外服骨架(9)允許宇航員手部釋放和操作，且所述測試架(8)頂部設(shè)有延伸在艙外服骨架(9)外側(cè)的工具吊架(10)。

3.如權(quán)利要求2所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述工具吊架(10)連接有彈簧平衡器(10.1)，所述彈簧平衡器(10.1)用于連接工具，并將工具懸置在艙外服骨架(9)前側(cè)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述測試架(8)圍合在艙外服骨架(9)外側(cè)，并具有支撐在艙外服骨架(9)底部的支撐底架(8.1)，以及位于艙外服骨架(9)外側(cè)的支撐側(cè)架(8.2)，所述艙外服骨架(9)與支撐側(cè)架(8.2)固定連接。

5.如權(quán)利要求4所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述支撐側(cè)架(8.2)對應(yīng)艙外服骨架(9)的腰部和肩部設(shè)置。

6.如權(quán)利要求1所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述位姿模擬組件(7)包括設(shè)置在z軸移動(dòng)模組(6)的動(dòng)作端上的安裝座(7.1)，以及依次連接的第一傳動(dòng)架(7.2)和第二傳動(dòng)架(7.3)，所述第一傳動(dòng)架(7.2)與安裝座(7.1)之間設(shè)有z軸旋轉(zhuǎn)模組(13)，所述第一傳動(dòng)架(7.2)與第二傳動(dòng)架(7.3)之間設(shè)有y軸旋轉(zhuǎn)模組(12)，所述第二傳動(dòng)架(7.3)與測試架(8)之間設(shè)有x軸旋轉(zhuǎn)模組(11)。

7.如權(quán)利要求1所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述z軸移動(dòng)模組(6)包括被軸向約束的絲桿(6.1)，以及通過絲桿(6.1)的轉(zhuǎn)動(dòng)而致動(dòng)的螺母座(6.2)，所述螺母座(6.2)連接位姿模擬組件(7)，且所述絲桿(6.1)的端部連接有安全制動(dòng)器(6.3)。

8.如權(quán)利要求1所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述環(huán)境模擬組件和三軸行架(3)被設(shè)置在測試區(qū)域內(nèi)，所述測試區(qū)域外還設(shè)有電信號連接的控制器(14)和展示屏(15)，所述控制器(14)與三軸行架(3)、位姿模擬組件(7)控制連接。

9.如權(quán)利要求1所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述環(huán)境模擬組件還包括溫濕度控制裝置，和/或，風(fēng)力控制裝置。

10.如權(quán)利要求1所述的一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，其特征在于：所述三軸行架(3)和位姿模擬組件(7)的動(dòng)作端上均連接有位置傳感器(16)，所述位置傳感器(16)與控制器(14)電信號連接，并實(shí)時(shí)反饋測試架(8)的空間位置信息。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種主動(dòng)控制的低重力模擬裝置，包括：環(huán)境模擬組件，包括機(jī)械手，以及設(shè)置在機(jī)械手動(dòng)作端上的艙板；三軸行架，所述三軸行架上設(shè)有依次連接的X軸移動(dòng)模組、Y軸移動(dòng)模組和Z軸移動(dòng)模組，所述Z軸移動(dòng)模組的末端上設(shè)有位姿模擬組件；工效學(xué)測試組件，包括測試架，以及固定在測試架上的艙外服骨架，且所述測試架連接至位姿模擬組件，所述位姿模擬組件驅(qū)使所述測試架關(guān)于X軸或Y軸或Z軸任一方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述艙板隨機(jī)械手動(dòng)作并調(diào)整與測試架的相對位置。

技術(shù)研發(fā)人員：李翔,徐堅(jiān)磊,鞠立濤,范俊偉,王昊,刁常堃,孟令子,王羽白,宋子良,吳意
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江航工智能科技集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240131
技術(shù)公布日：2024/11/26