用于微重力落塔的导向控制装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110901965A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911102539.7(22)申请日2019.11.12(71)申请人中国科学院空间应用工程与技术中心地址100094北京市海淀区邓庄南路九号(72)发明人丁建智李响门良知李雨蔓张永康王喆张建泉董文博(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人厉洋洋(51)Int.Cl.B64G7/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称用于微重力落塔的导向控制装置及方法(57)摘要本发明公开了用于微重力落塔的导向控制装置及方法，涉及空间科学与应用领域。该装置包括：主动导向组件、被动导向组件和位姿检测组件，主动导向组件包括：导向装置、导轨和导向控制器，导轨安装在载荷舱上，导向装置和导向控制器沿载荷舱的运动方向安装在落塔内；被动导向组件包括：永磁体阵列和导体板，导体板安装在载荷舱上，永磁体阵列沿载荷舱的运动方向排布在落塔内；位姿检测组件沿载荷舱的运动方向排布在落塔内。本发明提供的导向控制装置适用于微重力落塔，解决了传统的滚轮导向振动和磨损问题，通过主动导向力和被动导向力之间的优化设计，实现了静态和低速悬浮，达到磁悬浮导向系统小型化和轻量化的技术效果。CN110901965ACN110901965A权利要求书1/2页1.一种用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，包括：主动导向组件、被动导向组件和位姿检测组件，所述主动导向组件包括：导向装置、导轨和导向控制器，所述导轨安装在载荷舱上，所述导向装置和所述导向控制器沿所述载荷舱的运动方向安装在落塔内；所述被动导向组件包括：永磁体阵列和导体板，所述导体板安装在所述载荷舱上，所述永磁体阵列沿所述载荷舱的运动方向排布在所述落塔内；所述位姿检测组件沿载荷舱的运动方向排布在落塔内；其中，所述位姿检测组件用于检测所述载荷舱的位姿信息，所述导向控制器用于根据所述位姿信息，通过电流环路控制所述导向装置与所述导轨形成磁回路，产生电磁吸力，对所述载荷舱进行主动导向控制；当所述永磁体阵列与所述导体板之间相对运动时，所述永磁体阵列用于提供一次电磁场源，在所述导体板内产生涡流，对所述载荷舱进行被动导向控制。2.根据权利要求1所述的用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，所述导向装置包括：至少一个线圈组件，每个所述线圈组件分别控制所述载荷舱一个方向的位置。3.根据权利要求2所述的用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，所述导向装置包括：第一线圈组件、第二线圈组件和第三线圈组件，所述第一线圈组件和所述第三线圈组件设置在所述导轨的两侧，用于控制所述载荷舱的第一方向的位置，所述第二线圈组件设置在所述导轨的正面，用于控制所述载荷舱的第二方向的位置，其中，所述第一方向与所述第二方向互相垂直，并分别与所述导轨方向垂直。4.根据权利要求3所述的用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，所述线圈组件包括：电枢铁心、电枢线圈和线圈驱动单元，所述电枢线圈缠绕在所述电枢铁心上；其中，所述线圈驱动单元用于接收所述导向控制器的控制信号，根据所述控制信号控制所述电枢线圈内电流的通断，所述电枢线圈用于根据所述线圈驱动单元的控制生成磁场，所述电枢铁心用于强化所述磁场的磁场强度和磁通密度，与所述导轨形成磁回路，在所述电枢铁心与所述导轨之间对应的平面内产生电磁吸力。5.根据权利要求4所述的用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，所述导体板与所述第一方向的夹角小于或等于45度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，所述永磁体阵列为海尔贝克阵列。7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，所述位姿检测组件具体用于检测所述载荷舱的X轴位置坐标和Y轴位置坐标；所述导向控制器具体用于根据所述X轴位置坐标和所述Y轴位置坐标计算所述载荷舱的Z轴位置坐标，并根据至少两组所述载荷舱的三轴坐标，通过差值计算得出所述载荷舱的6自由度位姿信息，将所述6自由度位姿信息发送给其他导向控制装置的导向控制器和预设终端。8.根据权利要求7所述的用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，所述导向控制器具体用于通过键相检测方法计算所述载荷舱的Z轴位置坐标。9.根据权利要求7所述的用于微重力落塔的导向控制装置，其特征在于，所述位姿检测组件还用于检测所述导向装置中电枢线圈的电流信息，根据所述电流信息和所述6自由度位姿信息控制所述导向装置中电枢线圈的电流，并将所述电流信息与所述6自由度位姿信息一同发送给其他导向控制装置的导向控制器和所述预设终端。2CN110901965A权利要求书2/2页10.一种用于微重力落塔的导向控制方