RU2402470C2 - System for imitation of zero gravity of multilink mechanisms - Google Patents
System for imitation of zero gravity of multilink mechanisms Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402470C2 RU2402470C2 RU2008145257/11A RU2008145257A RU2402470C2 RU 2402470 C2 RU2402470 C2 RU 2402470C2 RU 2008145257/11 A RU2008145257/11 A RU 2008145257/11A RU 2008145257 A RU2008145257 A RU 2008145257A RU 2402470 C2 RU2402470 C2 RU 2402470C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sling
- actuators
- sensor
- control unit
- mechanisms
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Agricultural Machines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано, в частности, при сборке и испытаниях многозвенных крупногабаритных конструкций, рассчитанных на работу в невесомости. Изобретение может быть использовано для обезвешивания элементов многозвенной конструкции для устранения ее деформации или разрушения под действием силы земного тяготения при наземных испытаниях конструкции (экспериментального уточнения или идентификации параметров математической модели конструкции механизмов на Земле), или при физической отработке и проверке работы системы управления на Земле до проведения летных испытаний.The invention relates to testing equipment and can be used, in particular, in the assembly and testing of multi-link large-sized structures designed to work in zero gravity. The invention can be used to weightless elements of a multi-link structure to eliminate its deformation or destruction under the influence of gravity during ground testing of the structure (experimental refinement or identification of the parameters of the mathematical model of the construction of mechanisms on Earth), or during physical testing and verification of the control system on Earth until conducting flight tests.
Известен "Стенд для моделирования невесомости двухзвенных механизмов" (см. патент SU 1467418 A1, G01M 13/02, 23.03.1989).The well-known "Stand for simulating the weightlessness of two-link mechanisms" (see patent SU 1467418 A1, G01M 13/02, 03/23/1989).
Он содержит основание с двумя параллельными прямолинейными направляющими, в них установлены четыре каретки с роликами, шкивы, установленные по два на каждой каретке, два основных гибких элемента, охватывающих шкивы кареток с образованием петли, и установленные в каждой петле подвижные блоки. Каретки установлены по две в каждой направляющей так, что каждые две взаимно противоположные каретки и принадлежащие им подвижные блоки образуют единую подвеску, предназначенную для присоединения через соединительные элементы к центру масс соответствующего звена или испытываемого механизма. Звенья соединены между собой и с основанием приводом. Два дополнительных гибких элемента жестко связаны каждый с соответствующей парой кареток, установленных в одной направляющей, а стенд снабжен двумя уравнительными механизмами, включающими в себя каждый электродвигатель с редуктором, установленным на выходном валу редуктора, регулировочный шкив и фрикционную муфту с пружиной и гайкой. Одни концы основных гибких элементов закреплены на основании, а другие их концы через дополнительный подвижный блок, закрепленный на первом противовесе, закреплены на барабане, установленном на основании. На одной из кареток установлено устройство управления соответствующим электродвигателем, включающее в себя кронштейн с управляющим стержнем, установленные на концах кронштейна ролики, охваченные соответствующим гибким элементом, и два концевых электровыключателя, предназначенных для взаимодействия с управляющим стержнем. Два дополнительных гибких элемента включены в состав второго уравнительного механизма, поэтому один из них охватывает регулировочный шкив второго электродвигателя. Одни концы этих гибких элементов присоединены ко второму (общему) противовесу, а другие их концы присоединены к соответствующим противовесам. Электродвигатель, входящий в первый уравнительный механизм и взаимодействующий с гибкими элементами, электрически связан через разъем с приводами звеньев испытываемого механизма и получает управляющий сигнал на направление вращения от их системы управления. А электродвигатель второго уравнительного механизма, взаимодействующий с гибкими элементами, электрически связан с концевыми выключателями устройства управления, установленного на одной из кареток. Под действием своих приводов звенья испытываемого механизма перемещаются в вертикальной плоскости.It contains a base with two parallel rectilinear guides, they have four carriages with rollers, pulleys mounted two on each carriage, two main flexible elements covering the carriage pulleys with the formation of a loop, and movable blocks installed in each loop. The carriages are installed two in each rail so that every two mutually opposite carriages and the movable blocks belonging to them form a single suspension designed to be connected through the connecting elements to the center of mass of the corresponding link or test mechanism. The links are interconnected and with the base of the drive. Two additional flexible elements are each rigidly connected to a corresponding pair of carriages installed in one guide, and the stand is equipped with two equalizing mechanisms, including each electric motor with a gearbox mounted on the gearbox output shaft, an adjusting pulley and a friction clutch with a spring and a nut. Some ends of the main flexible elements are fixed to the base, and their other ends, through an additional movable block mounted on the first counterweight, are fixed to the drum mounted on the base. On one of the carriages, a control device for the corresponding electric motor is installed, which includes a bracket with a control rod, rollers mounted on the ends of the bracket, covered by a corresponding flexible element, and two end electric switches designed to interact with the control rod. Two additional flexible elements are included in the second equalizing mechanism, so one of them covers the adjusting pulley of the second electric motor. Some ends of these flexible elements are attached to the second (common) counterweight, and their other ends are attached to the corresponding balances. The electric motor, which is part of the first equalizing mechanism and interacts with flexible elements, is electrically connected through a connector to the drive units of the tested mechanism and receives a control signal in the direction of rotation from their control system. And the electric motor of the second equalizing mechanism, interacting with flexible elements, is electrically connected with the limit switches of the control device mounted on one of the carriages. Under the action of their drives, the links of the tested mechanism move in a vertical plane.
Недостатками аналога являются сложность конструкции, невозможность измерения характеристик обезвешиваемой конструкции (моментов сопротивления, весовой составляющей, скорости перемещения подвижных элементов, усилий в структуре конструкции).The disadvantages of the analogue are the complexity of the design, the inability to measure the characteristics of the weightless structure (moments of resistance, weight component, moving speed of moving elements, forces in the structure of the structure).
В качестве прототипа выбрано " Устройство имитации невесомости механизмов с гибкой конструкцией элементов " (см. патент RU 2334970).As a prototype selected "Device simulating the weightlessness of mechanisms with a flexible design of the elements" (see patent RU 2334970).
Оно содержит электропривод вертикального перемещения, связанный с обезвешиваемым элементом гибкой связью, проходящей через каретку с нагрузочной ячейкой, служащей для определения усилия натяжения гибкой связи, перемещающуюся по направляющей, нагрузочная ячейка, связана с электроприводом вертикального перемещения через блок управления, который в свою очередь связан с электроприводом горизонтального перемещения через датчик, определяющий вертикальное положение гибкой связи и расположенный на каретке, при этом блок управления состоит из микроконтроллера и персонального компьютера. Блок управления формирует алгоритм работы устройства имитации невесомости путем снятия значения величин весовой составляющей в точках траектории движения обезвешиваемого элемента (при незадействованном механизме, приводящем в действие обезвешиваемый элемент). Снятие весовой составляющей осуществляется с нагрузочной ячейки при работе электропривода вертикального перемещения. Одновременно электропривод горизонтального перемещения каретки по команде с датчика угла поддерживает вертикальное положение гибкой связи. После формирования значений величин весовой составляющей приводится в действие механизм движения обезвешиваемого элемента. Данные с нагрузочной ячейки при задействованном механизме движения обезвешиваемого элемента сравниваются в БУ со значениями величин весовой составляющей при незадействованном механизме движения обезвешиваемого элемента и БУ выдает команду о величине скорости на электропривод вертикального перемещения. Одновременно электропривод горизонтального перемещения по команде с датчика угла на блок управления сообщает каретке поступательное движение.It contains a vertical displacement electric drive connected to the weighted element by a flexible connection passing through the carriage with a load cell, which serves to determine the tension of the flexible connection, moving along the guide, the load cell is connected to the vertical movement electric drive through the control unit, which in turn is connected with electric drive of horizontal movement through a sensor that determines the vertical position of the flexible connection and located on the carriage, while the control unit tons of microcontroller and personal computer. The control unit generates an algorithm for operating the device simulating weightlessness by taking the value of the values of the weight component at the points of the trajectory of the movement of the weighted element (with an idle mechanism that drives the weighted element). The removal of the weight component is carried out from the load cell during operation of the electric drive vertical movement. At the same time, the electric drive for horizontal movement of the carriage at the command of the angle sensor supports the vertical position of the flexible connection. After the formation of the values of the values of the weight component, the movement mechanism of the weightless element is activated. The data from the load cell with the mechanism of movement of the weighted element involved is compared in the control unit with the values of the weight component with the idle mechanism of movement of the weighted element and the control unit gives a command about the value of the speed to the vertical electric drive. At the same time, the horizontal horizontal electric drive, upon command from the angle sensor to the control unit, informs the carriage of the translational movement.
Недостатком прототипа является малая длина перемещения каретки вследствие применения направляющей.The disadvantage of the prototype is the small length of movement of the carriage due to the use of the guide.
Целью изобретения является увеличение диапазона рабочей зоны системы.The aim of the invention is to increase the range of the working area of the system.
Указанная цель достигается тем, что система имитации невесомости многозвенных механизмов, содержащая блок управления, в состав которого входят персональный компьютер, микроконтроллер и соответствующее программное обеспечение, весоизмерительную ячейку, электропривод, связанный гибкой связью (стропом) с обезвешиваемым элементом через датчик угла, определяющий ее вертикальное отклонение, содержит три исполнительных механизма, каждый из которых состоит из весоизмерительной ячейки, соединенной с платформой с датчиком угла горизонтального отклонения стропа и электроприводом, редуктор которого связан с катушкой, на которой намотан строп, идущий на тросоукладчик, на котором установлены датчик угла, определяющий ее вертикальное отклонение, и датчик расхода стропа, причем концы стропа с исполнительных механизмов соединяются, образуя точку подвеса обезвешиваемого элемента, а исполнительные механизмы установлены на координатную сетку (силовую конструкцию).This goal is achieved by the fact that the system of simulating the weightlessness of multi-link mechanisms, containing a control unit, which includes a personal computer, a microcontroller and related software, a load cell, an electric drive connected by a flexible connection (sling) with a weighted element through an angle sensor that determines its vertical deviation, contains three actuators, each of which consists of a load cell connected to the platform with an angle sensor horizontally the deflection of the sling and an electric drive, the gearbox of which is connected to the coil, on which the sling is wound, going to the cable-laying machine, on which an angle sensor is installed, which determines its vertical deviation, and the sling flow sensor, and the ends of the sling from the actuators are connected, forming the suspension point of the weighted element , and actuators are installed on the coordinate grid (power structure).
Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с совокупностью существенных отличительных признаков заявляемого устройства, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".Analysis of the known technical solutions in the study area allows us to conclude that they lack features similar to the set of essential distinguishing features of the claimed device, and recognize the claimed solution as meeting the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - состав системы имитации невесомости многозвенных механизмов; на фиг.2 - навесная координатная сетка (силовая конструкция); на фиг.3 - диапазон действия системы имитации невесомости многозвенных механизмов.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 - composition of a system for simulating the weightlessness of multi-link mechanisms; figure 2 - mounted coordinate grid (power structure); figure 3 - the range of the system for simulating weightlessness of multi-link mechanisms.
Система имитации невесомости многозвенных механизмов состоит из блока управления 1, в состав которого входят персональный компьютер, микроконтроллер и соответствующее программное обеспечение, и трех (минимум двух) исполнительных механизмов 2, закрепленных на навесной координатной сетке (силовой конструкции) 3 через быстросъемное крепление 5. На координатной сетке 3 имеются ответные посадочные места 4, расположенные с определенным шагом, для быстросъемного крепления 5. Исполнительный механизм 2 состоит из весоизмерительной ячейки 6, соединенной с платформой 7, имеющей в своем составе датчик угла 8, на которую крепится электродвигатель 9 с редуктором 10, связанный с катушкой 11, на которую намотан строп 15. Строп 15 с катушки 11 идет на тросоукладчик 12, на котором установлен датчик угла 13 и датчик расхода стропы 14. Концы стропа 15 с исполнительных механизмов 2 соединяются, образуя точку подвеса 16.The system for simulating the weightlessness of multi-link mechanisms consists of a control unit 1, which includes a personal computer, a microcontroller and the corresponding software, and three (minimum two) actuators 2, mounted on a mounted coordinate grid (power structure) 3 through a quick-detachable mount 5. On
Предлагаемая система имитации невесомости многозвенных механизмов работает следующим образом: исполнительные механизмы 2 закрепляются на навесной координатной сетке 3 через быстросъемное крепление 5 в требуемых посадочных местах 4 в зависимости от диапазона рабочей зоны. Данные о месте положения исполнительных механизмов 2 вводятся в блок управления 1, в котором по этим данным определяется граница рабочей зоны системы. Концы строп 15 с трех исполнительных механизмов 2 соединяются, образуя точку подвеса 16, которая крепится за звено обезвешиваемого механизма. При этом в блок управления 1 поступает информация с датчиков расхода стропа 14 о величине роспуска строп 15, с датчиков углов 8, установленных на поворотной платформе 7, - о значении горизонтальных углов отклонения стропы (A1, A2, A3) и с датчиков углов 13, установленных на тросоукладчиках 12, - о значении вертикальных углов наклона стропа (B1, B2, В3). В блоке управления 1 по длине стропы 15 и двум углам вычисляется координата точки подвеса 16 в пространстве рабочей зоны. Если по данным с трех исполнительных механизмов 2 координаты отличаются, то за базовую координату берутся показания с одного исполнительного механизма 2, а по двум остальным исполнительным механизмам 2 длины стропа 15 пересчитываются относительно базовой координаты. Одновременно по данным с весоизмерительных ячеек 6 и с датчиков углов 13, установленных на тросоукладчиках 12, измеряющих значения вертикальных углов наклона стропа (B1, B2, В3), в блоке управления 1 вычисляются вес звена обезвешиваемого механизма и усилие натяжения стропа 15. После начала движения звена обезвешиваемого механизма в блок управления 1 поступает информация с весоизмерительных ячеек 6 и датчиков углов 13, по которой определяется изменение усилия натяжения стропа15, и блоком управления 1 выдается команда на электродвигатели 9 о величине роспуска или сбора стропа 15, тем самым происходит процесс создания определенного усилия в точке подвеса 16, соответствующего весу звена обезвешиваемого механизма.The proposed system for simulating the weightlessness of multi-link mechanisms works as follows: actuators 2 are fixed to the hinged
Система имитации невесомости многозвенных механизмов имеет возможность работы в трех режимах:The system for simulating weightlessness of multi-link mechanisms has the ability to work in three modes:
- определение весовой составляющей;- determination of the weight component;
- компенсация весовой составляющей;- compensation of the weight component;
- выполнение сборочных операций с точным позиционированием элементов собираемой конструкции.- assembly operations with precise positioning of the elements of the assembly.
В частном случае для обезвешивания элементов, движущихся по линейному закону, система имитации невесомости многозвенных механизмов может состоять из двух исполнительных механизмов.In a particular case, for the weightlessness of elements moving according to a linear law, a system for simulating the weightlessness of multi-link mechanisms can consist of two actuators.
Система имитации невесомости многозвенных механизмов ориентирована на различные скорости движения обезвешиваемых конструкций, а также имеет возможность удерживать конструкцию в целом в обезвешенном состоянии.The system for simulating the weightlessness of multi-link mechanisms is oriented at different speeds of movement of weightless structures, and also has the ability to keep the structure as a whole in a weightless state.
Система имитации невесомости многозвенных механизмов позволяет имитировать процесс движения элементов конструкции, имеющих разную скорость движения в обезвешенном состоянии, путем установки системы на каждый отдельный элемент или звено конструкции. Взаимодействие системы обеспечивается через блок управления.The system of simulating the weightlessness of multi-link mechanisms allows you to simulate the process of movement of structural elements having different speeds in a weightless state by installing the system on each individual element or link in the structure. The interaction of the system is provided through the control unit.
Реализация предлагаемого изобретения позволяет существенно расширить диапазон охвата рабочей зоны. Использование системы дает возможность имитации невесомости для подвижных элементов конструкций и определения их характеристик (весовых составляющих, фактических моментов сопротивления) индивидуально по каждому элементу обезвешиваемой конструкции в любой точке ее траектории.The implementation of the invention allows to significantly expand the range of coverage of the working area. Using the system makes it possible to simulate weightlessness for moving structural elements and determine their characteristics (weight components, actual moments of resistance) individually for each element of a weightless structure at any point on its trajectory.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145257/11A RU2402470C2 (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | System for imitation of zero gravity of multilink mechanisms |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145257/11A RU2402470C2 (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | System for imitation of zero gravity of multilink mechanisms |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008145257A RU2008145257A (en) | 2010-05-27 |
RU2402470C2 true RU2402470C2 (en) | 2010-10-27 |
Family
ID=42679866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008145257/11A RU2402470C2 (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | System for imitation of zero gravity of multilink mechanisms |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2402470C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2565807C2 (en) * | 2014-02-14 | 2015-10-20 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | System of simulating weightlessness |
RU172067U1 (en) * | 2016-12-26 | 2017-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Spacecraft weightless system for ground-based mining |
CN107867414A (en) * | 2017-09-14 | 2018-04-03 | 上海宇航系统工程研究所 | A kind of ten two degrees of freedom space simulators docking performance test apparatus |
RU2711774C2 (en) * | 2018-02-09 | 2020-01-22 | Российская Федерация в лице Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" | Method for transformation of transformed spacecraft systems |
RU2744925C1 (en) * | 2020-05-13 | 2021-03-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Device for weightlessness of elements of space vehicles during ground tests |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113371235B (en) * | 2021-05-31 | 2022-07-22 | 哈尔滨工业大学 | Active and passive combined suspension type double-layer motion platform and using method |
CN114229049B (en) * | 2021-11-25 | 2023-09-29 | 北京控制工程研究所 | Low gravity simulation device and method based on weight reduction counterweight and inclination angle induction |
CN116513508B (en) * | 2023-04-04 | 2024-04-09 | 北京航空航天大学 | Gravity unloading experiment platform for space docking mechanism and application method thereof |
-
2008
- 2008-11-17 RU RU2008145257/11A patent/RU2402470C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2565807C2 (en) * | 2014-02-14 | 2015-10-20 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | System of simulating weightlessness |
RU172067U1 (en) * | 2016-12-26 | 2017-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Spacecraft weightless system for ground-based mining |
CN107867414A (en) * | 2017-09-14 | 2018-04-03 | 上海宇航系统工程研究所 | A kind of ten two degrees of freedom space simulators docking performance test apparatus |
CN107867414B (en) * | 2017-09-14 | 2020-06-26 | 上海宇航系统工程研究所 | Twelve-degree-of-freedom spacecraft simulator docking performance test device |
RU2711774C2 (en) * | 2018-02-09 | 2020-01-22 | Российская Федерация в лице Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" | Method for transformation of transformed spacecraft systems |
RU2744925C1 (en) * | 2020-05-13 | 2021-03-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Device for weightlessness of elements of space vehicles during ground tests |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008145257A (en) | 2010-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2402470C2 (en) | System for imitation of zero gravity of multilink mechanisms | |
CN100445713C (en) | Testing apparatus for high temperature, superconducting, magnetic suspension and dynamic performance and testing method with the same | |
CN104443448B (en) | A kind of rope driven machine people's device of zero-gravity simulation and low-gravity environment | |
CN105158004B (en) | A kind of rotor craft test platform | |
CN104727354B (en) | The test system of simulation loop load lower plate anchor limit dynamic bearing capacity | |
CN108287072A (en) | A kind of robot precision speed reduction device method for testing fatigue life | |
CN104652263B (en) | One climbs cable robot | |
CN109955286A (en) | Rope drives flexible robot's experiment porch | |
CN105891028B (en) | Metal wire rod vibration fatigue machine and metal wire rod vibration fatigue test method | |
RU2334970C2 (en) | Device of mechanism weightlessness simulation with flexible structure of elements | |
CN200975925Y (en) | Equipment for testing magnetic levitation dynamic performance of high-temperature superconduction block | |
CN101968398B (en) | Dynamic property testing platform for movable mass simply-supported beam | |
CN105551366A (en) | Ground microgravity equivalent experimental device and method of six-freedom-degree spatial mechanical arm | |
CN109459254A (en) | A kind of articulated robot dynamics semi-physical simulation platform | |
CN104180758A (en) | Axially-moving rope transverse vibration measurement device and method | |
CN108408088B (en) | Two-dimensional unfolding zero-gravity simulation device and method based on constant force spring | |
CN202153182U (en) | Stay cable endurance testing arrangement | |
CN113305825B (en) | Single-degree-of-freedom rope-driven variable-stiffness joint and measurement and control platform thereof | |
CN104460341B (en) | Rope mechanism experimental device simulating rocket launching | |
CN104181054B (en) | Integral rubber crawler belt unit elongation under horizontality, pull apart testing apparatus and method | |
CN110031169A (en) | Simulate two-tube interference dynamic response experimental provision under oblique uniform flow effect | |
CN104132857B (en) | Multi-axial fatigue testing machine | |
CN107238397B (en) | A kind of four-degree-of-freedom high-precision attitude simulation system and analogy method | |
CN104833469A (en) | Composite insulator dynamic load torsional vibration testing machine | |
CN211121869U (en) | Structural crash-resistant test device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151118 |