CN114162357B - 一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件及模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空航天技术领域，具体地说，涉及一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件及模拟装置，所述体感微低重力模拟装置包括：支撑框架和与之连接的重力平衡组件；缓冲组件，独立于重力平衡组件设置在支撑框架内，用于向重力平衡组件提供势能以实现其重力平衡。本发明的有益效果为所述缓冲组件向重力平衡组件提供势能以实现其重力平衡的同时，且与重力平衡组件分离安装，减小缓冲组件的安装难度的同时，实现缓冲组件安装的模块化处理。

Description

一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件及模拟装置

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体地说，涉及一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件及模拟装置，通过在地球表面进行低重力步行训练，模拟月球表面、火星表面其他失重环境下的步行训练，适应在月球以及火星表面的微低重力环境。

背景技术

随着探月工程的逐步达成，实施载人登月并建立月球基地已成为可能，因此为满足航天任务验证和宇航员地面训练的需求，孕育了很多科学的重大进展和技术的重大突破。在地面上，为开展航天员训练或类似的体验。

现有技术中采用弹簧平行四边形机构微低重力模拟装置：装置利用一种弹簧平行四边形机构进行重力补偿，通过选配合适的弹性系数或调整弹簧的安装位置，可以在其工作空间内的任意位置达成静态平衡，且弹簧平行四边形机构不但可以补偿任意比例（0%-100%）的人体重力，而且还能对相应的重力矩进行补偿，使穿戴人员在运动过程中感受到各主要关节失去相同比例重力载荷的效果，从而获得逼真的微低重力模拟效果。

但是，上述所述的弹簧平行四边形机构微低重力模拟装置中，所述弹簧是沿平行四边形的方向进行延伸，弹簧在对平行四边形结构产生的负荷下，还需要承受自身重力所产生的负荷，并且弹簧自身的重力产生的。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件及模拟装置，所述缓冲组件设置于支撑框架内，与平行四边形结构所处的平面平行设置，技术人员只需要对重力平衡组件提供势能进行计算，不需要考虑缓冲组件对体感微低重力装置所产生的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件，所述体感微低重力模拟装置至少包括：支撑框架10和与之连接的重力平衡组件50。

缓冲组件20，独立于重力平衡组件50设置在支撑框架10内，用于向重力平衡组件50提供势能以实现其重力平衡。

进一步地，所述重力平衡组件50包括平行四边形结构,平行四边形结构的一个垂直边与支撑框架10连接,所述缓冲组件20通过分别与缓冲组件20和平行四边形结构连接的传动组件40将缓冲组件20的势能传递至重力平衡组件50。

进一步地，所述支撑框架10包括底座，所述缓冲组件20的一端设置在底座上，缓冲组件20沿支撑框架10的高度方向延伸，在平行四边形结构的重心之下与传动组件40连接。

进一步地，所述的重力平衡组件50包括两个垂直边相连的平行四边形结构，所述缓冲组件20包括第一缓冲组件21和第二缓冲组件22，所述第一缓冲组件21和第二缓冲组件22分别通过第一传动组件41、第二传动组件42向两个平行四边形结构提供势能。

进一步地，所述第一缓冲组件21和第二缓冲组件22在支撑框架10的底座上与支撑框架10外的平行四边形结构平行设置，缓冲组件20的高度低于支撑框架10与平行四边形连接的低点。

进一步地，所述缓冲组件20为向传动组件40施加弹性势能的弹性件，弹性件的一端与支撑框架10的底座连接，另一端沿竖直方向向上延伸与传动组件40的一端连接，所述弹性件大于一个时，弹性件串接、并接或者串接后再并接为缓冲组件20。

进一步地，所述缓冲组件20通过至少两个弹性件首尾相连进行连接组成；或者，通过至少两个弹性件平行设置在底座上组成；或者，通过至少两个弹性件两两一组进行首尾相连，再平行设置在底座上组成。

进一步地，所述缓冲组件20通过至少两个弹性件首尾相连组成时，位于底部的弹性件设置在底座上，位于顶部的弹性件与传动组件40连接；所述缓冲组件20通过平行设置组成时，其一端设置在底座上，另一端与传动组件40之间设置固定部，所述弹性件通过将势能传递至固定部汇集，再通过固定件将势能传递至传动组件40，所述传动组件40将固定件汇集的势能传递至重力平衡组件50。

进一步地，所述第一缓冲组件21包括至少一个向第一平行四边形结构51提供势能的第一弹性件211，第一弹性件211的一端与支撑框架10的底座连接，所述第一弹性件211的另一端沿竖直方向向上延伸与第一传动组件41的连接，所述弹性件与第一平形四边形结构的垂直边平行设置；

所述第二缓冲组件22包括至少一个向第二平行四边形结构52提供势能的第二弹性件221，第二弹性件221的一端与支撑框架10的底座连接，另一端沿竖直方向向上延伸与第二传动组件42的连接，所述弹性件与第二平形四边形结构的垂直边平行设置。

本发明的另一目的是提供一种体感微低重力模拟装置，采用上述所述的一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

在本发明中，使用人员在使用所述微低重力模拟装置进行低重力模拟时，通过将所述缓冲组件竖直安装在支撑框架内，可以使缓冲组件与重力平衡组件分离安装，在缓冲组件需要进行调节、安装和更换等操作时，在地面情况下便可进行，并且所述缓冲组件还可以通过弹性件之间的相互配合，实现缓冲组件在支撑框架内安装的模块化处理。

在本发明中，所述缓冲组件设置于支撑框架内，与平行四边形结构的垂直边平行设置，在宇航员进行微低重力模拟的时，技术人员根据不同星球的重力系数对失重模拟量进行调节的过程中，只需要对重力平衡组件提供势能进行计算，不需要考虑缓冲组件对体感微低重力装置所产生的影响。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明实施例中的一种工作原理示意图；

图2是本发明实施例中的一种结构示意图；

图3是本发明实施例中的另一种结构示意图；

图4是本发明实施例中的另一种工作原理示意图。

图中：10、支撑框架；11、安装框；20、缓冲组件；21、第一缓冲组件；22、第二缓冲组件；211、第一弹性件；221、第二弹性件；30、调节组件；40、传动组件；41、第一传动组件；43、传动件；411、第一传动件；412、第一换向组件；4121、第一定滑轮；4222、第二导向件；4222A、第七导向件； 42、第二传动组件；421、第二传动件；422、第二换向组件；4221、第二定滑轮；4122、第一导向件；4122A、第三导向件；4122B、第四导向件；4122C、第五导向件；4122D、第六导向件； 50、重力平衡组件；51、第一平行四边形结构；511、第一凸出部；521、第二凸出部；522、立杆；52、第二平行四边形结构；60、人机接口组件；70、主动补偿组件。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-2所示，本实施例为一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件20，所述体感微低重力模拟装置包括缓冲组件20，所述缓冲组件20主要为重力平衡组件50提供势能，使得体感微低重力模拟装置实现重力平衡。

在本实施例中，所述缓冲组件20包括弹性件，所述弹性件设置于支撑框架10内，其一端与支撑框架10内的底座相连接，通过在缓冲组件20与重力平衡组件50之间设置传动组件40，用以将弹性件提供的势能传递至重力平衡组件50，所述弹性件可以为弹簧和皮筋等具有弹性势能的物体，由于弹簧的变形程度的较大，所产生的弹性势能也相应较大，所以本实施例中采用的为弹簧，所述弹簧提供的作用于重力平衡组件50的势能为弹性势能，通过弹簧发生弹性形变，对重力平衡组件50提供弹性势能。

进一步地，所述弹簧的另一端与传动组件40连接，将重力平衡组件50发生的位移传递向弹簧，使得弹簧发生形变，弹簧对自身发生的形变量产生与之相对的弹性势能，再通过传动组件40反向作用于重力平衡组件50。

在本实施例中，所述重力平衡组件50为平行四边形结构，所述平行四边形结构的一个垂直边与支撑框架10的一侧连接，所述弹簧与平行四边形结构的在同一水平面内，且与垂直边平行设置，在经过传动组件40进行传递弹性势能的过程中，减少传动组件需要换向结构使传递的弹性势能最大程度的传递至平行四边形结构；所述平行四边形结构的另一个垂直边为平行四边形的自由端，所以弹簧与平行四边形结构的自由端也是平行设置，在平行四边形结构的自由端发生位移时，带动弹簧在竖直方向产生位移，进而弹簧将通过位移产生的弹性势能传递至平行四边形结构的自由端。

所述能够对重力平衡组件50提供弹性势能的弹簧，其自身重力也是较大的，在进行失重模拟时，因为弹簧对体感微低重力模拟装置的影响不易计算，从而选择忽略弹簧的自身重量，但是，本实施例中弹簧为竖直设置，弹簧自身的重力均作用于弹簧本身，而弹簧通过自身重力会产生与自身重力相反的弹性势能抵消自身产生的重力，由于弹簧本身所产生的形变量是有限的，所述弹簧对重力平衡组件50提供的弹性势能是随着宇航员的体重和所需要失重的模拟量的变化而变化的，需要本领域技术人员根据宇航员的体重的不同和失重的模拟量的不同对弹簧进行调节或更换为不同刚度的弹簧，由于弹簧竖直放置可以将自身重力进行抵消，在技术人员对宇航员的体重和所需要失重的模拟量进行计算，进而对弹簧的弹性势能进行调整或更换不同刚度的弹簧。

在本实施例中，所述缓冲组件20的高度不能够超过支撑框架10与平行四边形连接的低点，所述缓冲组件20提供的弹性势能还需要传动组件40进行传递至重力平衡组件50，而传动组件40最大程度不造成损耗的传递弹性势能是需要与重力平衡组件50的顶点进行连接的，而所述传动组件40还需要在支撑框架10内通过换向结构进行改变传动的方向才能够将弹性势能传递至重力平衡组件50，所述需要在支撑框架10内对传动组件40和换向结构的的安装及调整留出充足的空间。

进一步地，所述缓冲组件20还可以由多个弹簧相互配合向重力平衡组件50提供弹性势能，进一步地，所述缓冲组件20可通过多个弹簧之间进行首尾相连的串接方式组成，使得缓冲组件20的形变程度增加，所产生的弹性势能也随之增加；或者通过多个弹簧设置在支撑框架10内的底座上，均与平行四边形结构的垂直边平行设置，通过增加了缓冲组件20产生弹性势能的弹簧基数的方式，对缓冲组件20并接组成；或者将上述串接与并接的方式一同对缓冲组件20进行组成，进而在支撑框架10内尽可能的留出可进行调节的空间。

优选地，当缓冲组件20通过两个或两个以上弹性件串接的方式组成时，所述位于底部的弹性件与支撑框架10内的底座连接，位于顶部的弹性件与传动组件40连接；当缓冲组件20通过两个或两个以上弹性件并接或串接和并接同时进行的方式组成时，因为传动组件40的连接处不足以同时与多组弹性件连接，所以缓冲组件20和传动组件40之间设置固定部，所述固定部与弹性件垂直设置，用于汇集弹性件产生的弹性势能，避免弹性件产生的弹性势能出现损耗，影响技术人员在进行失重的模拟量产生误差；所述缓冲组件20可根据技术人员计算出的模拟量对其进行模块化处理，当体感微低重力模拟装置需要增大模拟量时，可对缓冲组件20内添加上述所述串接、并接或者串接后再并接的弹性件数量；当体感微低重力模拟装置需要减小模拟量时，对缓冲组件20内所述串接、并接或者串接后再并接的弹性件进行减少弹性件数量的处理。

在本实施例中，为了增加体感微低重力模拟装置的自由度，所述重力平衡组件50包括两个垂直边相连的第一平行四边形结构51和第二平行四边形结构52，其中，第二平行四边形结构52的另一个垂直边与支撑框架10的一侧进行连接，优选地，所述缓冲组件20包括第一缓冲组件21和第二缓冲组件22，所述第一缓冲组件21和第二缓冲组件22分别通过第一传动组件41、第二传动组件42向两个平行四边形结构提供弹性势能。

进一步地，所述第一缓冲组件21包括至少一个向第一平行四边形结构51提供势能的第一弹性件211，第一弹性件211的一端与支撑框架10的底座连接，所述第一弹性件211的另一端沿竖直方向向上延伸与第一传动组件41的连接，与第一平形四边形结构的垂直边平行设置。

所述第二缓冲组件22包括至少一个向第二平行四边形结构52提供势能的第二弹性件221，第二弹性件221的一端与支撑框架10的底座连接，另一端沿竖直方向向上延伸与第二传动组件42的连接，与第二平形四边形结构的垂直边平行设置。

在本实施例中，所述缓冲组件20与平行四边形结构的垂直边平行设置，在微低重力模拟过程中，对宇航员进行失重模拟的模拟量进行计算（所述失重模拟的模拟量可根据宇航员需要模拟的重力系数（例如，月球、火星和太空中的重力系数））以及进行调节的过程将会更加的精确；通过对弹性件进行串接、并接或者串接后再并接为缓冲组件20，对支撑框架10的内部留出空间，便于对传动组件40、换向结构和缓冲组件20的模块化处理节省出更便于操作的空间。

实施例二

如图1-2所示，本实施例为一种体感微低重力模拟装置包括依次连接的支撑框架10、重力平衡组件50和人机系统，所述重力平衡组件50为平形四边形结构，所述平行四边形结构的一侧的垂直边与支撑框架10的一侧连接，所述平行四边形结构的另一侧的垂直边与人机系统连接，所述人机系统包括人机接口组件60和与人机接口组件60连接的宇航员。

所述支撑框架10内设置有一端与支撑框架10连接向平行四边形结构的自由端提供势能的缓冲组件20，用于对平行四边形结构的自由度进行调节，以及将缓冲组件20势能通过重力平衡组件50传递至的人机系统的传动组件40，所述缓冲组件20可对重力平衡组件50的平衡和人机系统的重力进行部分或者全部的补偿。

进一步地，所述重力平衡组件50包括至少两个平行四边形结构，所述平行四边形结构之间相互连接设置，优选地，以两个平行四边形结构进行描述，所述重力平衡组件50包括相互连接的第一平行四边形结构51和第二平行四边形结构52，所述第二平行四边形结构52的一侧的垂直边与支撑框架10的一侧连接，可根据重力平衡组件50所需的高度与支撑框架10的一侧进行连接，所述第一平行四边形结构51与第二平行四边形结构52之间设置可通过立杆522进行连接，或者第一平行四边形结构51与第二平行四边形结构52共用一条垂直边，所述第一平行四边形结构51的另一侧的垂直边与人机系统相连接。

具体地，所述第一平行四边形结构51与第二平行四边形结构52连接的垂直边为自由端，可向重力平衡组件50提供相对于支撑框架10在竖直方向上的自由度，所述第一平行四边形结构51与人机系统连接垂直边为自由端，可向重力平衡组件50提供相对于支撑框架10在水平方向上的自由度，所述人机系统通过重力平衡组件50具备的两个自由度进行微低重力模拟。

在本实施例中，所述缓冲组件20向重力平衡组件50补偿的作用力不完全能够抵消重力平衡组件50受到人机系统向其造成作用力，所述重力平衡组件50上还设置主动补偿组件70，所述主动补偿组件70可向重力平衡组件50提供缓冲组件20未能完全抵消的部分作用力以及重力平衡组件50运动中受到的其他作用力。

进一步地，所述主动补偿组件70设置于第一平行四边形结构51和第二平行四边形结构52的关节点处，对所处关节点的角位移进行检测，进而计算出重力平衡组件50在缓冲组件20提供了势能的情况下，还需多少作用力才能够抵消人机系统提供的作用力，以及重力平衡组件50运动中受到的其他作用力（例如摩檫力、惯性力和重力等），进而产生与之相反的力矩对重力平衡组件50的关节点处进行补偿，使得体感微低重力模拟装置的模拟量精度更加准确。

在本实施例中，所述重力平衡组件50上设置凸出部，所述凸出部从重力平衡组件50的一侧的垂直边的顶部沿竖直方向向上延伸，进一步地，所述第一平行四边形结构51上设置第一凸出部511，所述第一凸出部511可以设置于第一平行四边形结构51与第二平行四边形结构52之间的立杆522顶部，或者设置于第一平行四边形结构51与第二平行四边形结构52共用的垂直边顶部，第二凸出部521设置于第二平行四边形结构52与支撑框架10连接的一侧的顶部。

所述第一凸出部511和第二凸出部521上设置换向结构，所述传动组件40经由换向结构通过后，才能够与之相对应的平行四边形结构连接，所述换向结构相对于凸出部可相对移动，通过换向结构沿凸出部的上下移动，一是通过改变传动组件40的长度，对缓冲组件20所提供的势能进行调节；二是通过改变传动组件40和与之连接的平行四边形结构之间的角度，均能够对体感微低重力模拟装置的模拟量进行调节。

进一步地，所述支撑框架10内设置有调节组件30，所述调节组件30可相对支撑框架10在竖直方向上往复运动，所述第二平形四边形结构的一侧的垂直边可以与调节组件30的一侧进行连接，通过调节组件30上下移动，从而带动重力平衡组件50及人机系统在竖直方向进行运动，使得体感微低重力模拟装置可根据实际微低重力模拟场所的高度进行调节，例如，在空间站模拟平台上进行工作时，因为空间站的空间较大，宇航员在进行不同操作训练时，需要在不同的模拟环境中进行训练，然而不同的模拟环境所对应的高度是不相同的，即时，可通过对调节组件30进行调节，进而使得调节组件30带动重力平衡组件50和人机系统到达宇航员所需要进行训练的环境下，对宇航员进行微低重力模拟的操作。

需要说明的是，宇航员训练过程中，系统机构的总势能由重力势能和缓冲组件20的弹性势能组成，根据被动静平衡原则，系统工作空间内任何工作构型下的总势能恒定，实现任意位置的失重模拟。数学上表述为:

V _TOTAL =V _MG +V _BG +V _S =Constant

式中，V _MG 为重力平衡组件重力势能，V _BG 为宇航员重力势能，V _S 为弹簧的弹性势能，C为正常数。

在本实施例中，在重力平衡组件50上设置所述凸出部，通过对传动组件40的长度和与之连接的平行四边形结构的角度进行调节，在重力平衡组件50的关节点处设置主动补偿组件70，对缓冲组件20和传动组件40对重力平衡组件50提供的作用力，在未能够对人机系统对重力平衡组件50造成的作用力进行完全抵消时，进而提供对重力平衡组件50上剩余的作用力进行抵消的作用力，使得微低重力模拟装置在对模拟量进行调节时，提升调节模拟量的精确度，减小与理想的微低重力状态之间的差距。

实施例三

如图1-4所示，本实施例为上述实施例二的进一步限定，所述的一种体感微低重力模拟装置的传动组件40的一端设置于支撑框架10中，用于接收与之连接的组件或零部件所提供的势能，例如引力势能、电势能和弹性势能等，本实施例中与传动组件40的一端相连接的为缓冲组件20，所述缓冲组件20用于向传动组件40提供弹性势能，所述传动组件40将缓冲组件20的弹性势能传递至重力平衡组件50。

所述传动组件40设置在缓冲组件20和重力平衡组件50之间，所述体感微低重力模拟装置可通过改变传动组件40连接缓冲组件20和重力平衡组件50的连接结构，进而改变传动组件40的长度对缓冲组件20提供的作用力进行改变，进而对体感微低重力模拟装置的模拟量进行调节；可以在地面条件下实现对体感微低重力模拟装置的模拟量进行调节，实现简单，成本低，且能够达到较高的模拟精度。

在本实施例中，所述的重力平衡组件50为平行四边形结构，所述平行四边形结构的一侧与支撑框架10进行连接，所述平行四边形结构的自由端与上述传递弹性势能的传递组件连接，所述传递组件将接收到的弹性势能用于对平行四边形结构的自由端提供与重力方向相反的作用力，使得平行四边形的自由端具备与支撑框架10相对移动功能。

进一步地，所述传动组件40包括一端与缓冲组件20的一端连接，另一端与平行四边形结构的自由端连接的传递件，以及设置于支撑框架10和/或重力平衡组件50上的换向组件，所述换向组件用于改变传动件43将缓冲组件20提供的弹性势能传递至平行四边形结构的自由端的过程中的运动方向，所述换向组件可以为定滑轮或导向轮等。

所述传动件43与平行四边形的连接点高于平行四边形结构的重心，可以与平行四边形位于的上方的边靠近自由端的部分连接，以及与平行四边形自由端的垂直边高于平行四边形的部分连接，所述传动件43的另一端在与平行四边形结构的连接是为了向其提供与重力相反的作用力，在提供的作用力的过程中，平行四边形所接收到传动件43传递的作用力会出现损耗的问题，所以本实施例中，将传动件43的另一端与平行四边形结构的自由端的顶部连接，能够最大程度的减少传动件43所传递的弹性势能的损耗。

进一步地，所述换向组件用于在传动件43进行传动过程中，改变传动件43的运行方向，节省传动件43的安装空间，避免与支撑框架10或重力平衡组件50进行接触，从而造成损伤，所述换向组件所设置的位置高于平行四边形结构的重力，避免将传动件43传递的弹性势能作用于平行四边形结构，使其对平行四边形结构造成与重力方向相同的作用力，即时，并不能使体感微低模拟装置实现失重模拟的作用。

在本实施例中，所述传动组件40包括第一传动组件41和第二传动组件42，所述重力平衡组件50包括第一平行四边形结构51和第二平行四边形结构52；所述第一传动组件41用于将第一缓冲组件21提供的弹性势能传递至第一平行四边形结构51的自由端，主要用于向第一平行四边形结构51提供相对于第二平行四边形结构52移动的作用力。

第二传动组件42用于将第二缓冲组件22提供的弹性势能传递至第二平行四边形结构52的自由端的顶部，主要用于向第二平行四边形结构52提供相对于支撑框架10移动的作用力。

在本实施例中，所述重力平衡组件50具备至少两个自由度，一个是第二平行四边形结构52的自由端相对于支撑框架10移动的自由度，以及第一平行四边形结构51的自由端相对于第二平行四边形结构52可移动的自由度，所述第一平行四边形结构51为重力平衡组件50提供相对于支撑框架10在水平方向的自由度，第二平行四边形结构52为重力平衡组件50提供相对于支撑框架10在竖直方向的自由度。

进一步地，所述第二平行四边形结构52的一侧与支撑框架10的连接，另一侧与第一平行四边形结构51连接，第一和第二平行四边形之间通过一个立杆522枢轴连接，或者两个平行四边形相邻边枢轴连接，所述的第一传动组件41和第二传动组件42的另一端分别与两个平行四边形结构的自由端连接。

在本实施例中，所述第一传动组件41包括：

第一传动件411和设置于支撑框架10和/或重力平衡组件50上的第一换向组件412，所述第一传动件411的一端与第一缓冲组件21的一端连接，经过第一换向组件412换向后另一端与第一平行四边形的自由端的垂直边连接；所述第一换向组件412包括第一定滑轮4121和第一导向件4122。

和/或，所述第二传动组件42包括：

第二传动件421和设置于支撑框架10和/或重力平衡组件50上的第二换向组件422，所述第二传动件421的一端与第二缓冲组件22的一端连接，经第二换向组件422换向后另一端与立杆522或自由端的垂直边连接；所述第二换向组件422包括第二定滑轮4221和第二导向件4222。

所述第一传动组件41和第二传动组件42中的传动件43在传动路径上至少有一个位置高于其连接的平行四边形的顶点，优选地，所述第一换向组件412和第二换向组件422中至少有一点高于平行四边形的顶点。

进一步地，所述第一传动组件41和第二传动组件42为软性传动结构，所述的第一传动件411和第二传动件421为钢索或者绳索等，所述第一换向组件412和第二换向组件422为滑轮或者滑轮和导向件，所述的第一传动组件41和第二传动组件42中，至少一个所述滑轮或者滑轮和导向件设置于高于其连接的平行四边形的顶点。

所述第一换向组件412包括第一定滑轮4121和至少两个第一导向件4122，第一定滑轮4121设置于支撑框架10内，第一导向件4122设置于第一平行四边形结构51和/或第二平行四边形结构52上；所述第二换向组件422包括第二定滑轮4221和第二导向件4222，第二定滑轮4221设置于支撑框架10内，第二导向件4222设置于支撑框架10和/或第二平行四边形结构52上。

具体地，所述第一定滑轮4121可直接设置于支撑框架10内，且设置位置高于第一平行四边形结构51的顶点，第一传动件411经过第一定滑轮4121可直接与第一平行四边形结构51的自由端垂直边的顶部连接，但是为避免第一传动件411与支撑框架10、第一平行四边形结构51产生接触，发生磨损以及传递势能损耗的情况，还设置至少两个第一导向件4122，所述第一传动件411还需通过第一导向件4122才能够与第一平行四边形自由端的垂直边的顶部连接，或者所述第一定滑轮4121设置于支撑框架10的底部，所述第一导向件4122高于第一平行四边形结构51的顶点设置，第一传动件411通过第一定滑轮4121和第一导向件4122与第一平行四边形自由端的垂直边的顶部连接。

优选地，所述第一定滑轮4121设置于第一缓冲组件21的一端的延伸方向上，所述第二平行四边形结构52的一侧设置第三导向件4122A，第二平行四边形结构52的一侧的底部设置第四导向件4122B，第二平行四边形结构52的自由端的底部或者立杆522上设置第五导向件4122C；所述第一平行四边形结构51的一侧的顶部或者立杆522上设置沿竖直方向向上延伸的第一凸出部511，所述第一凸出部511上设置第六导向件4122D，所述第一传动组件41经第三导向件4122A、第四导向件4122B、第五导向件4122C和第六导向件4122D与第一平行四边形结构51的端部垂直边连接。

所述第一定滑轮4121高于第一平行四边形结构51的顶点或者在支撑框架10的底部设置，所述第一凸出部511上设置的第六导向件4122D，且第六导向件4122D可相对于第一凸出部511沿竖直方向滑动调节，所述第一传动件411主要为第一平行四边形结构51的自由端提供水平方向的作用力，所以第六导向件4122D的调节位置与第一平行四边形的自由端垂直边的顶部平行设置。

在本实施例中，第二定滑轮4221设置于第二缓冲组件22的一端的延伸方向上，所述第二平行四边形结构52的一侧的顶部设置沿竖直方向向上延伸的第二凸出部521，所述第二凸出部521上设置第七导向件4222A。

所述第二定滑轮4221高于第二平行四边形结构52的顶点设置或者设置于支撑框架10的底部，所述第二凸出部521上设置的第七导向件4222A，且第七导向件4222A可相对于第二凸出部521沿竖直方向滑动调节，所述第二传动件421主要为第二平行四边形结构52的自由端传递竖直方向的作用力，所以第六导向件4122D的调节位置可以尽量高于第二平行四边形的自由端的垂直边的顶部设置。

在本实施例中，通过上述的传动组件40以及传动路径，在最大程度减少向重力平衡组件50传递势能的同时，还可以通过改变传动组件40的长度对体感微低重力模拟装置的模拟量进行调节，进而对体感微低重力模拟装置的模拟精度进一步进行提升，使得宇航员的模拟效果更佳，更加趋近于与真实低重力之间的相似度。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本发明的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件，其特征在于，所述体感微低重力模拟装置包括：支撑框架（10）和与之连接的重力平衡组件（50）；

缓冲组件（20），独立于重力平衡组件（50）设置在支撑框架（10）内，用于向重力平衡组件（50）提供势能以实现其重力平衡；

所述重力平衡组件（50）包括平行四边形结构，所述缓冲组件（20）通过分别与缓冲组件（20）和平行四边形结构连接的传动组件（40）将缓冲组件（20）的势能传递至重力平衡组件（50）；

所述支撑框架（10）包括底座，所述缓冲组件（20）的一端可拆卸地连接在底座上，缓冲组件（20）沿支撑框架（10）的高度方向延伸，在平行四边形结构的重心之下与传动组件（40）连接；

所述的重力平衡组件（50）包括两个垂直边相连的第一平行四边形结构（51）和第二平行四边形结构（52）；所述缓冲组件（20）包括第一缓冲组件（21）和第二缓冲组件（22），所述传动组件（40）包括第一传动组件（41）和第二传动组件（42）；所述第一传动组件（41）用于将第一缓冲组件（21）提供的弹性势能传递至第一平行四边形结构（51）的自由端，第二传动组件（42）用于将第二缓冲组件（22）提供的弹性势能传递至第二平行四边形结构（52）的自由端；

所述第二平行四边形结构（52）的一侧设置第三导向件（4122A），第二平行四边形结构（52）的一侧的底部设置第四导向件（4122B），第二平行四边形结构（52）的自由端的底部设置第五导向件（4122C），所述第一平行四边形结构（51）的一侧的顶部设置沿竖直方向向上延伸的第一凸出部（511），所述第一凸出部（511）上设置第六导向件（4122D）；所述第一传动组件（41）包括第一传动件（411），第一传动件（411）的一端与第一缓冲组件（21）的一端连接，另一端经第三导向件（4122A）、第四导向件（4122B）、第五导向件（4122C）和第六导向件（4122D）与第一平行四边形结构（51）的自由端的垂直边连接；

所述体感微低重力模拟装置还包括设置在平行四边形结构的关节点处的主动补偿组件（70），所述主动补偿组件（70）检测所处关节点处的角位移，计算重力平衡组件（50）运动中所受摩擦力、惯性力和重力，并产生与之相反的力矩对关节点处进行补偿；在微低重力模拟过程中，失重模拟的模拟量可根据所模拟的重力系数调整。

2.根据权利要求1所述的一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件，其特征在于，平行四边形结构的一个垂直边与支撑框架（10）连接。

3.根据权利要求1所述的一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件，其特征在于，所述第一缓冲组件（21）和第二缓冲组件（22）在支撑框架（10）的底座上与支撑框架（10）外的平行四边形结构平行设置，缓冲组件（20）的高度低于支撑框架（10）与平行四边形连接的低点。

4.根据权利要求1或3所述的一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲组件（20）为向传动组件（40）施加弹性势能的弹性件，弹性件的一端与支撑框架（10）的底座连接，另一端沿竖直方向向上延伸与传动组件（40）的一端连接，所述弹性件大于一个时，弹性件串接、并接或者串接后再并接为缓冲组件（20）。

5.根据权利要求4所述的一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲组件（20）通过至少两个弹性件首尾相连进行连接组成；或者，通过至少两个弹性件平行设置在底座上组成；或者，通过至少两个弹性件两两一组进行首尾相连，再平行设置在底座上组成。

6.根据权利要求5所述的一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲组件（20）通过至少两个弹性件首尾相连组成时，位于底部的弹性件设置在底座上，位于顶部的弹性件与传动组件（40）连接；所述缓冲组件（20）通过平行设置组成时，其一端设置在底座上，另一端与传动组件（40）之间设置固定部，所述弹性件通过将势能传递至固定部汇集，再通过固定件将势能传递至传动组件（40），所述传动组件（40）将固定件汇集的势能传递至重力平衡组件（50）。

7.根据权利要求6所述的一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件，其特征在于，所述第一缓冲组件（21）包括至少一个向第一平行四边形结构（51）提供势能的第一弹性件（211），第一弹性件（211）的一端与支撑框架（10）的底座连接，所述第一弹性件（211）的另一端沿竖直方向向上延伸与第一传动组件（41）的连接，所述弹性件与第一平形四边形结构的垂直边平行设置；

所述第二缓冲组件（22）包括至少一个向第二平行四边形结构（52）提供势能的第二弹性件（221），第二弹性件（221）的一端与支撑框架（10）的底座连接，另一端沿竖直方向向上延伸与第二传动组件（42）的连接，所述弹性件与第二平形四边形结构的垂直边平行设置。

8.一种体感微低重力模拟装置，其特征在于，包括权利要求1-7中任一所述的一种体感微低重力模拟装置的缓冲组件（20）。

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