CN114518238A - 一种多自由度的航天器对接机构试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天器试验领域，具体而言，涉及一种多自由度的航天器对接机构试验装置。多自由度的航天器对接机构试验装置包括主架、垂直位移机构、水平位移机构、转动机构、主动试验端和被动试验端；垂直位移机构在主架的上端，主动试验端与垂直位移机构连接；水平位移机构设置在主架上，且垂直位移机构与水平位移机构连接；转动机构在主架的内部，且被动试验端在转动机构上。本发明通过在主架上设垂直位移机构、水平位移机构和转动机构，将主动试验端和被动试验端分别设在垂直位移机构和转动机构上，通过竖直方向和水平方向来对主动试验端进行调节，通过转动对被动试验端进行调节，以实现在多自由度的情况下主动试验端和被动试验端的精确对接。

Description

一种多自由度的航天器对接机构试验装置

技术领域

本发明涉及航天器试验领域，具体而言，涉及一种多自由度的航天器对接机构试验装置。

背景技术

航天器对接机构试验台，通过在地面模拟航天器对接过程，能够较好地检验航天器对接机构的机械性能和电气性能，被广泛应用于对接机构的研制过程中。

近年来太空活动逐年增多，需要进行大量的太空操作任务，因而对对接机构也提出了更高要求，轻小型化成为对接机构的一个主要发展方向，相应地，对轻小型对接机构的试验台研发也提出了更多需求和要求，使其能够更加全面而方便地检验轻小型对接机构的功能和性能。

但是，现有的轻小型航天器的对接结构试验台，普遍存在精度低，自由度少的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多自由度的航天器对接机构试验装置，其具有较多的自由度，能够提高对接结构的对接精度。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种多自由度的航天器对接机构试验装置，包括主架、垂直位移机构、水平位移机构、转动机构、主动试验端和被动试验端；

所述垂直位移机构设置在所述主架的上端，所述主动试验端与所述垂直位移机构连接；

所述水平位移机构设置在所述主架上，且所述垂直位移机构与所述水平位移机构连接；

所述转动机构设置在所述主架的内部，且所述被动试验端设置在所述转动机构上。

在可选的实施方式中，所述垂直位移机构包括竖直动力装置、传动装置和连接装置；

所述竖直动力装置和所述传动装置均设置在所述主架上，所述连接装置分别与所述传动装置、所述主动试验端连接。

在可选的实施方式中，所述传动装置包括底架、第一加载滑轮和转向滑轮；

所述底架固定设置在所述主架上，所述第一加载滑轮转动设置在所述底架上，所述竖直动力装置与所述第一加载滑轮的轮轴连接，所述竖直动力装置用于驱动所述第一加载滑轮转动；

所述转向滑轮转动设置在所述主架上；

所述连接装置为第一连接绳，所述第一连接绳的一端固定连接所述第一加载滑轮的外壁，所述第一连接绳的另一端绕过所述转向滑轮后固定连接所述主动试验端。

在可选的实施方式中，所述第一加载滑轮的所述轮轴上同轴固定设置有第一齿轮，所述竖直动力装置的输出端上同轴设置有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合；

所述第二齿轮远离所述竖直动力装置的一侧同轴设置有第二加载滑轮；

所述第二加载滑轮的外壁上固定设置有第二连接绳，所述第二连接绳的另一端设置有砝码。

在可选的实施方式中，所述竖直动力装置包括步进电机和蜗杆减速机；

所述步进电机通过所述蜗杆减速机连接所述传动装置。

在可选的实施方式中，所述水平位移机构包括纵向导轨、横向导轨、第一驱动装置、第二驱动装置和连接结构；

所述纵向导轨设置在所述主架上，所述横向导轨滑动设置在所述纵向导轨上，所述连接结构滑动设置在所述横向导轨上；

所述第一驱动装置用于驱动所述横向导轨在所述纵向导轨上进行滑动，所述第二驱动装置用于驱动所述连接结构在所述横向导轨上滑动。

在可选的实施方式中，所述第一驱动装置与所述横向导轨之间通过螺纹螺杆结构连接；

所述第二驱动装置与所述连接结构之间通过螺纹螺杆结构连接。

在可选的实施方式中，所述转动机构包括第一转动结构和第二转动结构；

所述第一转动结构设置在所述第二转动结构上，所述被动试验端设置在所述第一转动结构上；

所述第一转动结构的转动轴为水平方向设置，所述第二转动结构的转动轴为竖直方向设置。

在可选的实施方式中，所述第一转动结构包括上功能盘、第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱和第一转动动力装置；

所述第一支撑柱的一端与所述第二转动结构连接，所述第一支撑柱的另一端与所述上功能盘铰接；

所述第二支撑柱为升降支柱，所述第二支撑柱的一端与所述第二转动结构连接，所述第二支撑柱的另一端与所述上功能盘铰接；

所述第一转动动力装置设置在所述第二转动结构上，所述第一转动动力装置用于驱动所述第二支撑柱升降；

所述第三支撑柱连接所述第二转动结构和所述上功能盘；

所述被动试验端设置在所述上功能盘远离所述第一支撑柱的一侧。

在可选的实施方式中，所述第二转动结构包括下功能盘、传动轴、换向结构和第二转动动力装置；

所述第二转动动力装置设置在所述主架上，所述第二转动动力装置通过所述换向结构连接所述传动轴的一端，所述下功能盘连接所述传动轴的另一端，所述第一转动结构设置在所述下功能盘远离所述传动轴的一侧。

本发明实施例的有益效果是：

通过在主架上设置垂直位移机构、水平位移机构和转动机构，将主动试验端和被动试验端分别设置在垂直位移机构和转动机构上，通过竖直方向和水平方向来对主动试验端进行调节，通过转动对被动试验端进行调节，以实现在多自由度的情况下的主动试验端和被动试验端的精确对接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的多自由度的航天器对接机构试验装置的主视图；

图2为本发明实施例提供的多自由度的航天器对接机构试验装置的立体图；

图3为本发明实施例提供的多自由度的航天器对接机构试验装置的垂直位移机构的俯视图；

图4为图2的A处局部放大图；

图5为本发明实施例提供的多自由度的航天器对接机构试验装置的水平位移机构的俯视图；

图6为本发明实施例提供的多自由度的航天器对接机构试验装置的水平位移机构的立体结构示意图；

图7为本发明实施例提供的多自由度的航天器对接机构试验装置的水平位移机构的驱动方式示意图；

图8为本发明实施例提供的多自由度的航天器对接机构试验装置的转动机构的主视图；

图9为图8的B向视图；

图10为本发明实施例提供的多自由度的航天器对接结构试验装置的转动机构的立体结构示意图。

图标：1-主架；101-载荷梁；2-垂直位移机构；201-底板；202-步进电机；203-减速器；204-轮轴；205-支架；206-第一加载滑轮；207-第一齿轮；208-第二齿轮；209-第二加载滑轮；210-转向滑轮；211-第一连接绳；212-第二连接绳；213-砝码；3-水平位移机构；301-第一驱动装置；302-纵向导轨；303-第二驱动装置；304-横向导轨；305-绳孔板；306-连接滑块；307-驱动螺杆；4-转动机构；401-第一转动结构；402-第二转动结构；403-上功能盘；404-第一支撑柱；405-第三支撑柱；406-第二支撑柱；407-弹簧；408-轴向滑块；409-第一转动动力装置；410-下功能盘；411-转动盘；412-轴承；413-传动轴；414-蜗杆；415-蜗轮；416-第二转动动力装置；417-接口；5-主动试验端；6-被动试验端。

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，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以是两个元件内部的连通。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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供一种多自由度的航天器对接机构试验装置，如图1和图2所示，包括主架1、垂直位移机构2、水平位移机构3、转动机构4、主动试验端5和被动试验端6；垂直位移机构2设置在主架1的上端，主动试验端5与垂直位移机构2连接；水平位移机构3设置在主架1上，且垂直位移机构2与水平位移机构3连接；转动机构4设置在主架1的内部，且被动试验端6设置在转动机构4上。

具体的，在本实施例中，在主架1上设置了用于带动主动试验端5进行竖直方向移动的垂直位移机构2，能够带动主动试验端5进行水平方向移动的水平位移机构3，进而能够调整主动试验端5在与被动试验端6进行对接时的位置。

在主架1上设置了用于带动被动试验端6绕竖直轴或水平轴进行转动，能够调整被动试验端6与主动试验端5之间的对位角度，使其能够精确对接，提高了对接的精度和准确性。

在可选的实施方式中，垂直位移机构2包括竖直动力装置、传动装置和连接装置；竖直动力装置和传动装置均设置在主架1上，连接装置分别与传动装置、主动试验端5连接。

在本实施例中，垂直位移机构2主要包括上述的竖直动力装置、传动装置和连接装置三部分，其中，连接装置用于连接主动试验端5，竖直动力装置通过传动装置与连接装置连接，为主动试验端5提供上升或下降的动力。

具体的，在本实施例中，竖直动力装置在主架1上固定设置，传动装置的部分结构固定在主架1上，部分结构在竖直动力装置的作用下，带动连接装置进行竖直方向移动。

在可选的实施方式中，如图3和图4所示，传动装置包括底架、第一加载滑轮206和转向滑轮210；底架固定设置在主架1上，第一加载滑轮206转动设置在底架上，竖直动力装置与第一加载滑轮206的轮轴204连接，竖直动力装置用于驱动第一加载滑轮206转动；转向滑轮210转动设置在主架1上；连接装置为第一连接绳211，第一连接绳211的一端固定连接第一加载滑轮206的外壁，第一连接绳211的另一端绕过转向滑轮210后固定连接主动试验端5。

具体的，在本实施例中，传动装置的底架固定设置在主架1上。

更具体的，底架包括底板201和支架205，底板201固定设置在主架1的上侧，支架205设置在底板201上，第一加载滑轮206通过支架205转动设置在底板201上，进而实现将第一加载滑轮206设置在主架1上的目的。

在本实施例中，转向滑轮210的下方也设置有支架205，转向滑轮210通过支架205直接设置在主架1上。

在本实施例中，转向滑轮210连接的支架205，与第一加载滑轮206连接的支架205的结构和形状可以是相同的，也可以是不同的，其只要能够使得转向滑轮210、第一加载滑轮206能够在主架1上产生转动即可。

在本实施例中，第一连接绳211的一端固定连接在第一加载滑轮206的外壁上，能够在第一加载滑轮206转动的时候，使第一连接绳211绕第一加载滑轮206进行缠绕；第一连接绳211的另一端与主动试验端5固定连接，在竖直动力装置驱动第一加载滑轮206进行转动时，第一连接绳211在第一加载滑轮206的作用下，一端缠绕在第一加载滑轮206上，另一端带动主动试验端5进行升降，完成带动主动升降端进行竖直移动的目的。

在可选的实施方式中，第一加载滑轮206的轮轴204上同轴固定设置有第一齿轮207，竖直动力装置的输出端上同轴设置有第二齿轮208，第一齿轮207和第二齿轮208啮合；第二齿轮208远离竖直动力装置的一侧同轴设置有第二加载滑轮209；第二加载滑轮209的外壁上固定设置有第二连接绳212，第二连接绳212的另一端设置有砝码213。

在本实施例中，第二连接绳212在第二加载滑轮209上的缠绕方向，与第一连接绳211在第一加载滑轮206上的缠绕方向相同，即从同一侧观察时，第一加载滑轮206上的缠绕方向与第二加载滑块上的缠绕方向均为顺时针缠绕或均为逆时针缠绕。

具体的，在本实施例中，第一齿轮207和第二齿轮208啮合，使得第一齿轮207和第二齿轮208的转向相反，使得第一加载滑轮206和第二加载滑轮209的转动方向相反，当第一连接绳211和第二连接绳212的缠绕方向相同时，通过第一齿轮207、第二齿轮208的转动，第一加载滑轮206和第二加载滑轮209的转动，使得第一连接绳211为收线状态时，第二连接绳212为放线状态，或第一连接绳211为放线状态时，第二连接绳212为收线状态，即实现砝码213下移时，主动试验端5上升，砝码213上升时，主动试验端5下降。

在本实施例中，第二加载滑轮209通过键和套筒与第二齿轮208的轮轴204之间进行定位，使得第二加载滑块与第二齿轮208能够进行同步转动。

具体的，在本实施例中，第二加载滑轮209和第二齿轮208的轮轴204为同一根轴。

在可选的实施方式中，竖直动力装置包括步进电机202和减速器203；步进电机202通过减速器203连接传动装置。

在本实施例中，步进电机202给整体垂直位移机构2提供动力，减速器203用于调整步进电机202的输出转速。

在本实施例中，步进电机202的输出轴连接减速器203的输入轴，减速器203的输出轴连接第二加载滑轮209的轮轴204。

在可选的实施方式中，如图5、图6和图7所示，水平位移机构3包括纵向导轨302、横向导轨304、第一驱动装置301、第二驱动装置303和连接结构；纵向导轨302设置在主架1上，横向导轨304滑动设置在纵向导轨302上，连接结构滑动设置在横向导轨304上；第一驱动装置301用于驱动横向导轨304在纵向导轨302上进行滑动，第二驱动装置303用于驱动连接结构在横向导轨304上滑动。

具体的，在本实施例中，两根纵向导轨302对横向导轨304进行支撑，使得横向导轨304在第一驱动装置301的作用下，能够在纵向导轨302上进行滑动；连接结构在横向导轨304上进行滑动，且连接结构的滑动方向，与横向结构的滑动方向之间所成的夹角为90°。进而使得结构能够在水平方向上带动连接结构进行任意调整。

更具体的，在本实施例中，连接结构包括连接滑块306和绳孔板305，连接滑块306在横向导轨304上进行滑动，绳孔板305固定设置在连接滑块306上，在绳孔板305上设置有通孔，第一连接绳211穿过通孔设置，使得第一连接绳211下端的主动试验端5能够在绳孔板305的作用下，进行水平方向的移动。

需要指出的是，在本实施例中，连接结构为连接滑块306与绳孔板305的结合，但其不仅仅局限于这一种设置方式，其还可以是其他的能够实现与第一连接绳211进行连接的结构，如还可以是通过夹持的方式等带动第一连接绳211进行移动，其只要能够实现带动主动试验端5进行水平方向的移动即可。

在可选的实施方式中，如图7所示，第一驱动装置301与横向导轨304之间通过螺纹螺杆结构连接；第二驱动装置303与连接结构之间通过螺纹螺杆结构连接。

在本实施例中，在纵向导轨302的内部转动设置有驱动螺杆307，在横向导轨304上与滑轨配合的滑动槽的内壁上设置有内螺纹，驱动螺杆307与内螺纹进行配合，当第一驱动装置301带动驱动螺杆307进行转动时，驱动螺杆307的转动会驱动横向导轨304在驱动螺杆307上沿驱动螺杆307的轴向进行直线位移，进而实现横向导轨304在纵向导轨302上移动的目的。

同理，在连接结构的连接滑块306上与横向导轨304配合的滑动槽的内部上设置有内螺纹，横向导轨304的内部也转动设置驱动螺杆307，驱动螺杆307与内螺纹配合，当第二驱动装置303带动驱动螺杆307进行转动时，驱动螺杆307的转动带动连接滑块306在横向导轨304上进行滑动，进而到底绳孔板305进行水平位移。

需要指出的是，在本实施例中，横向导轨304和连接滑块306的驱动方式为螺纹螺杆驱动，但其不仅仅局限于上述这一种驱动方式，其还可以是其他的驱动方式，也就是说，只要能够实现带动绳孔板305进行水平方向的移动即可。

在本实施例中，第一驱动装置301和第二驱动装置303均为步进电机202。

在可选的实施方式中，如图8-图10所示，转动机构4包括第一转动结构401和第二转动结构402；第一转动结构401设置在第二转动结构402上，被动试验端6设置在第一转动结构401上；第一转动结构401的转动轴为水平方向设置，第二转动结构402的转动轴为竖直方向设置。

转动机构4包括两个方向的转动结构，分别是以竖直方向为轴线的第二转动结构402，以水平方向为轴线的第一转动结构401。其中，第一转动结构401会跟随第二转动结构402的转动而进行转动，使得第一转动结构401的转动方向会在第二转动结构402的作用下发送改变，但第一转动结构401的转动轴会始终在水平面上。

这样的设置，使得被动试验端6的角度能够进行任意方向的调整，以配合主动试验端5的移动和角度变化，进而提高了航天器对接机构的对接精度。

在可选的实施方式中，第一转动结构401包括上功能盘403、第一支撑柱404、第二支撑柱406、第三支撑柱405和第一转动动力装置409；第一支撑柱404的一端与第二转动结构402连接，第一支撑柱404的另一端与上功能盘403铰接；第二支撑柱406为升降支柱，第二支撑柱406的一端与第二转动结构402连接，第二支撑柱406的另一端与上功能盘403铰接；第一转动动力装置409设置在第二转动结构402上，第一转动动力装置409用于驱动第二支撑柱406升降；第三支撑柱405连接第二转动结构402和上功能盘403；被动试验端6设置在上功能盘403远离第一支撑柱404的一侧。

具体的，在本实施例中，第一转动动力装置409包括步进电机202，第二支撑柱406为升降机，第三支撑柱405也设置为升降结构，其能够在第二支撑柱406的升降作用下，第三支撑柱405的上端也跟随上功能盘403绕第一支撑柱404与上功能盘403的铰接位置进行转动，即实现上功能盘403的角度调整，最终实现对被动试验端6的角度的调整。

具体的，上功能盘403在第二支撑柱406的升降的作用下，其转动功能的实现，是通过第二支撑柱406的升降，带动上功能盘403的一端的抬升来实现的。

在本实施例中，第三支撑柱405上设置有弹性件，具体的为弹簧407，当第二支撑柱406升起时，在弹簧407的作用下，第三支撑柱405的上端也进行升起，使其与上功能盘403始终相抵，以保持上功能盘403的整体平衡性。

具体的，在本实施例中，第三支撑柱405的上端设置有弧形面，上功能盘403在第二支撑柱406的作用下抬升时，第三支撑柱405的轴线与上功能盘403的下表面产生角度变化，在弧形面的作用下，能够避免上功能盘403与第三支撑柱405的顶端产生干涉。

更具体的，在本实施例中，在第三支撑柱405上设置有两个轴向滑块408，两个轴向滑块408分别设置在上功能盘403的上下两侧，且两个轴向滑块408相对设置的一侧均设置有弧形面，两个轴向滑块408相背的一侧均设置有弹簧407，在弹簧407的作用下，通过轴向滑块408实现对上功能盘403的支撑。

在本实施例中，第一支撑柱404的轴线和第二支撑柱406的轴线所组成的平面，为第三支撑柱405的对称面，即第三支撑柱405的数量为至少两个，且第三支撑柱405以该对称面进行对称设置。

具体的，在本实施例中，在上功能盘403上设置了被动试验端6的接口417，被动试验端6通过接口417设置在上功能盘403上。

在可选的实施方式中，第二转动结构402包括下功能盘410、传动轴413、换向结构和第二转动动力装置416；第二转动动力装置416设置在主架1上，第二转动动力装置通过换向结构连接传动轴413的一端，下功能盘410连接传动轴413的另一端，第一转动结构401设置在下功能盘410远离传动轴413的一侧。

具体的，在本实施例中，换向结构为蜗轮415蜗杆414结构，第二转动动力装置416也设置为步进电机202，在步进电机202的作用下，通过蜗轮415蜗杆414结构将转动传递给传动轴413，传动轴413带动下功能盘410进行转动，进而带动设置在下功能盘410上的第一支撑柱404、第二支撑柱406和第三支撑柱405绕传动轴413进行转动，进一步带动上功能盘403进行转动，最终实现带动被动试验端6进行转动。

更具体的，在本实施例在，主架1上设置有载荷梁101，通过载荷梁101来对整个转动机构4进行支撑，在载荷梁101上设置有轴承412，轴承412的轴线为竖直方向，其内圈与传动轴413和转动盘411同轴连接，外圈与载荷梁101固定连接。

转动盘411设置在轴承412的上方，下功能盘410设置在转动盘411的上方。

蜗杆414的一端通过联轴器与步进电机202连接，蜗轮415与蜗杆414啮合，在电机的作用下，带动蜗杆414转动，进一步带动蜗轮415转动，蜗轮415与传动轴413连接，传动轴413再连接轴承412的内圈，轴承412的内圈再带动转动盘411进行转动，最终通过转动盘411带动下功能盘410进行转动，以完成第二转动结构402的转动功能。

转动机构4的具体运动机理如下：

当第二转动动力装置416启动时，带动蜗杆414转动，从而带动蜗轮产生绕竖直方向的Z轴的旋转，而传动盘、下功能盘410、上功能盘403以及被动端接口417均和蜗轮同步转动。从而提供被动端绕竖直方向的Z轴旋转的自由度。

当第一转动动力装置409启动时，升降机的输出杆产生Z轴方向上的移动，同时由于第三支撑柱405并没有对上功能盘403形成固定约束，从而使得上功能盘403以及被动端接口417产生绕第支撑柱的铰链处的转动，提供被动试验端6绕水平方向的X轴或Y轴旋转的自由度。

由上述可以看出，采用上述对接机构试验台的优点为：

1、通过垂直位移机构2可以实现Z轴方向上位移的自由度，通过水平位移机构3可以实验在X轴方向上和Y轴方向上的自由度，通过转动机构4可以实现绕Z轴旋转自由度，和绕X轴或Y轴旋转自由度，共实现五个自由度，较现有其他中小型对接机构试验台多，有利于对各种对接与捕获机构进行更好的验证；

2、所有自由度均通过步进电机202进行精确控制，电机的脉冲发生器具有自主编程控制的空间，可以根据需求对目标机构的性能进行验证；

3、整个试验台具有较大的内部空间和承重能力，自由度的控制受目标机构形状、尺寸影响的可能性不大，同时可以提供多种主动端和被动端接口417，因此可以兼容各类中小型的对接与捕获机构的试验和验证；

4、对接过程稳定，易于控制。

本发明实施例的有益效果是：

通过在主架1上设置垂直位移机构2、水平位移机构3和转动机构4，将主动试验端5和被动试验端6分别设置在垂直位移机构2和转动机构4上，通过竖直方向和水平方向来对主动试验端5进行调节，通过转动对被动试验端6进行调节，以实现在多自由度的情况下的主动试验端5和被动试验端6的精确对接。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多自由度的航天器对接机构试验装置，其特征在于，包括主架、垂直位移机构、水平位移机构、转动机构、主动试验端和被动试验端；

所述垂直位移机构设置在所述主架的上端，所述主动试验端与所述垂直位移机构连接；

所述水平位移机构设置在所述主架上，且所述垂直位移机构与所述水平位移机构连接；

所述转动机构设置在所述主架的内部，且所述被动试验端设置在所述转动机构上。

2.根据权利要求1所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述垂直位移机构包括竖直动力装置、传动装置和连接装置；

所述竖直动力装置和所述传动装置均设置在所述主架上，所述连接装置分别与所述传动装置、所述主动试验端连接。

3.根据权利要求2所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述传动装置包括底架、第一加载滑轮和转向滑轮；

所述底架固定设置在所述主架上，所述第一加载滑轮转动设置在所述底架上，所述竖直动力装置与所述第一加载滑轮的轮轴连接，所述竖直动力装置用于驱动所述第一加载滑轮转动；

所述转向滑轮转动设置在所述主架上；

所述连接装置为第一连接绳，所述第一连接绳的一端固定连接所述第一加载滑轮的外壁，所述第一连接绳的另一端绕过所述转向滑轮后固定连接所述主动试验端。

4.根据权利要求3所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述第一加载滑轮的所述轮轴上同轴固定设置有第一齿轮，所述竖直动力装置的输出端上同轴设置有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合；

所述第二齿轮远离所述竖直动力装置的一侧同轴设置有第二加载滑轮；

所述第二加载滑轮的外壁上固定设置有第二连接绳，所述第二连接绳的另一端设置有砝码。

5.根据权利要求2所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述竖直动力装置包括步进电机和减速器；

所述步进电机通过所述减速器连接所述传动装置。

6.根据权利要求1所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述水平位移机构包括纵向导轨、横向导轨、第一驱动装置、第二驱动装置和连接结构；

所述纵向导轨设置在所述主架上，所述横向导轨滑动设置在所述纵向导轨上，所述连接结构滑动设置在所述横向导轨上；

所述第一驱动装置用于驱动所述横向导轨在所述纵向导轨上进行滑动，所述第二驱动装置用于驱动所述连接结构在所述横向导轨上滑动。

7.根据权利要求6所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述第一驱动装置与所述横向导轨之间通过螺纹螺杆结构连接；

所述第二驱动装置与所述连接结构之间通过螺纹螺杆结构连接。

8.根据权利要求1所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述转动机构包括第一转动结构和第二转动结构；

所述第一转动结构设置在所述第二转动结构上，所述被动试验端设置在所述第一转动结构上；

所述第一转动结构的转动轴为水平方向设置，所述第二转动结构的转动轴为竖直方向设置。

9.根据权利要求8所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述第一转动结构包括上功能盘、第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱和第一转动动力装置；

所述第一支撑柱的一端与所述第二转动结构连接，所述第一支撑柱的另一端与所述上功能盘铰接；

所述第二支撑柱为升降支柱，所述第二支撑柱的一端与所述第二转动结构连接，所述第二支撑柱的另一端与所述上功能盘铰接；

所述第一转动动力装置设置在所述第二转动结构上，所述第一转动动力装置用于驱动所述第二支撑柱升降；

所述第三支撑柱连接所述第二转动结构和所述上功能盘；

所述被动试验端设置在所述上功能盘远离所述第一支撑柱的一侧。

10.根据权利要求8所述的多自由的航天器对接机构试验装置，其特征在于，所述第二转动结构包括下功能盘、传动轴、换向结构和第二转动动力装置；

所述第二转动动力装置设置在所述主架上，所述第二转动动力装置通过所述换向结构连接所述传动轴的一端，所述下功能盘连接所述传动轴的另一端，所述第一转动结构设置在所述下功能盘远离所述传动轴的一侧。

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