1.一种颠簸环境下无人航天器着陆模拟平台,包括平台支撑机构及由上至下依次设置在平台支撑机构上的快速下降机构、五自由度运动机构和悬停缓慢着陆机构,其特征是:所述平台支撑机构包括通过螺钉连接的支撑立柱和平台底座,所述支撑立柱通过设置在所述支撑立柱上的导向滑动机构与五自由度运动机构中的五自由度运动机构机架连接,所述支撑立柱通过螺钉与所述快速下降机构中的快速下降机构安装板连接,所述支撑立柱通过螺钉与所述悬停缓慢着陆机构中呈U型结构的悬停缓慢着陆机构安装板连接;
所述导向滑动机构包括设置在支撑立柱上的导轨及与导轨配合使用的滑块,所述滑块与所述五自由度运动机构机架固定连接,所述支撑立柱的轴线与平台底座垂直,且所述支撑立柱为四个,并分别设置在呈长方形结构的平台底座的四角处;
所述悬停缓慢着陆机构安装板通过设置在悬停缓慢着陆机构安装板上的竖直滑道及与竖直导轨配合使用的竖直滑块设置有悬停缓慢着陆机构连接板,所述悬停缓慢着陆机构连接板上设置有贯穿螺纹孔,且螺纹孔内设置有与之配合使用的滚珠丝杠,所述滚珠丝杠通过联轴器与固定在悬停缓慢着陆机构安装板上的步进电机连接,所述悬停缓慢着陆机构连接板的两端设置有弹簧阻尼缓冲减震系统,所述弹簧阻尼缓冲减震系统包括锁紧螺母、安装座及设置在安装座上的弹簧和阻尼器。
2.根据权利要求1所述的颠簸环境下无人航天器着陆模拟平台,其特征是:所述快速下降机构安装板为两个,且两个快速下降机构安装板通过穿过所述两个快速下降机构安装板中部的传动轴连接,所述传动轴两端均设置有从动齿轮,所述从动齿轮上下两侧均设置有通过直线导轨及与直线导轨配合使用的直线滑块与快速下降机构安装板连接的齿条,所述齿条与直线滑块之间设置有楔形块连接板,所述楔形块连接板一端设置有楔形块,所述楔形块设置在快速下降机构安装板的两侧,所述两个快速下降机构安装板中的其中一个设置有与从动齿轮齿合的主动齿轮,主动齿轮与快速下降机构驱动电机连接。
3.根据权利要求1所述的颠簸环境下无人航天器着陆模拟平台,其特征是:所述五自由度运动机构机架上通过Y方向单轴机器人设置有Y方向滑架,所述Y方向滑架上通过X方向单轴机器人设置有X方向滑架,所述X方向滑架上设置有互相齿合的Z轴转动主动齿轮和Z轴转动从动齿轮,所述Z轴转动主动齿轮通过穿过X方向滑架的键同轴与Z方向驱动电机连接,所述Z轴转动从动齿轮通过穿过X方向滑架和轴承的Z轴转动轴与Z方向转动板连接,所述Z方向转动板上设置有Y方向驱动电机,所述Y方向驱动电机通过贯穿Z方向转动板的转轴与Y方向转动板连接,所述Y方向转动板上设置有X方向驱动电机,所述X方向驱动电机与贯穿Y方向转动板的转轴与X方向转动板连接,所述X方向转动板上设置有视觉验证测试系统,所述X方向转动板、Y方向转动板和Z方向转动板均为L型结构。
4.一种颠簸环境下无人航天器着陆模拟方法,通过把视觉验证测试系统沿X、Y轴移动以及绕X、Y、Z轴转动,实现无人机姿态五自由度的模拟,并在五自由度模拟的基础上通过在Z轴上对视觉验证测试系统移动速度的控制,实现对无人机着陆中快速下降阶段、地效悬停阶段以及缓慢着陆阶段的六自由度模拟;
所述无人机姿态五自由度模拟及无人机着陆中快速下降阶段、地效悬停阶段以及缓慢着陆阶段模拟的具体模拟步骤如下:
A、视觉验证测试系统设置在X方向转动板上,并通过设置在Y方向转动板上X方向驱动电机的转动,实现与X方向驱动电机连接的X方向转动板在X轴方向的转动;
B、通过设置在Z方向转动板上Y方向驱动电机的转动,实现与Y方向驱动电机连接的Y方向转动板在Y轴方向的转动;
C、通过设置在X方向滑架上Z方向驱动电机的转动,实现与Z方向驱动电机连接的Z方向转动板在Z轴方向的转动;
D、X方向滑架设置在X方向单轴机器人上,通过X方向单轴机器人的作用,实现X方向滑架在X轴方向的移动;
E、X方向单轴机器人通过Y方向滑架设置在Y方向单轴机器人上,通过Y方向单轴机器人的作用,实现Y方向滑架在Y轴方向的移动;
F、步骤A、B、C、D、E形成五自由度运动机构,五自由度运动机构通过五自由度运动机构机架和相互配合使用的导轨、滑块设置在支撑立柱上,通过滑块在导轨上的上下移动,实现五自由度运动机构在Z轴方向上的移动;
G、快速下降机构驱动电机转动,带动止动齿轮和从动齿轮的转动,并在齿条的作用下实现楔形块沿X轴的移动,楔形块逐渐放开对四个滑块的支撑作用使五自由度运动机构加速度逐渐增大,速度不断增加,其高度快速下降,滑块完全脱离楔形块,五自由度运动机构进行一段自由落体运动,五自由度运动机构以高速运动到快速下降机构的结束位置,完成快速下降阶段的模拟;
H、五自由度运动机构经过快速下降阶段后,高速碰撞四个处于同一高度的弹簧阻尼缓冲减震系统,四个弹簧阻尼缓冲减震系统同时产生沿Z轴向下的压缩位移,并快速吸收五自由度运动机构的动能,弹簧阻尼缓冲减震系统的弹簧在吸收动能过程先被压缩,然后再逐渐恢复到与支撑五自由度运动机构的平衡位置,弹簧阻尼缓冲吸震系统处于平衡位置,五自由度运动机构的动能全部被吸收,五自由度运动机构的动能为零,运行速度为零,完成地效悬停阶段的模拟;
I、五自由度运动机构经过地效悬停阶段后,步进电机带动滚珠丝杠的转动,五自由度运动机构随悬停缓慢着陆机构连接板缓慢下落,五自由度运动机构与弹簧阻尼缓冲减震系统的阻尼器上端面接触,弹簧阻尼缓冲减震系统吸收缓慢下降过程中步进电机输出转动不平稳或外界干扰造成的震动,完成缓慢着陆阶段的模拟;
所述滑块与所述五自由度运动机构机架固定连接,所述支撑立柱的轴线与平台底座垂直,且所述支撑立柱为四个,并分别设置在呈长方形结构的平台底座的四角处。
5.根据权利要求4所述的颠簸环境下无人航天器着陆模拟方法,其特征是:所述快速下降机构安装板为两个,且两个快速下降机构安装板通过穿过所述两个快速下降机构安装板中部的传动轴连接,所述传动轴两端均设置有从动齿轮,所述从动齿轮上下两侧均设置有通过直线导轨及与直线导轨配合使用的直线滑块与快速下降机构安装板连接的齿条,所述齿条与直线滑块之间设置有楔形块连接板,所述楔形块连接板一端设置有楔形块,所述楔形块设置在快速下降机构安装板的两侧,所述两个快速下降机构安装板中的其中一个设置有与从动齿轮齿合的主动齿轮,主动齿轮与快速下降机构驱动电机连接。
6.根据权利要求4所述的颠簸环境下无人航天器着陆模拟方法,其特征是:所述悬停缓慢着陆机构安装板通过设置在悬停缓慢着陆机构安装板上的竖直滑道及与竖直导轨配合使用的竖直滑块设置有悬停缓慢着陆机构连接板,所述悬停缓慢着陆机构连接板上设置有贯穿螺纹孔,且螺纹孔内设置有与之配合使用的滚珠丝杠,所述滚珠丝杠通过联轴器与固定在悬停缓慢着陆机构安装板上的步进电机连接,所述悬停缓慢着陆机构连接板的两端设置有弹簧阻尼缓冲减震系统,所述弹簧阻尼缓冲减震系统包括锁紧螺母、安装座及设置在安装座上的弹簧和阻尼器。
7.根据权利要求4所述的颠簸环境下无人航天器着陆模拟方法,其特征是:所述五自由度运动机构机架上通过Y方向单轴机器人设置有Y方向滑架,所述Y方向滑架上通过X方向单轴机器人设置有X方向滑架,所述X方向滑架上设置有互相齿合的Z轴转动主动齿轮和Z轴转动从动齿轮,所述Z轴转动主动齿轮通过穿过X方向滑架的键同轴与Z方向驱动电机连接,所述Z轴转动从动齿轮通过穿过X方向滑架和轴承的Z轴转动轴与Z方向转动板连接,所述Z方向转动板上设置有Y方向驱动电机,所述Y方向驱动电机通过贯穿Z方向转动板的转轴与Y方向转动板连接,所述Y方向转动板上设置有X方向驱动电机,所述X方向驱动电机与贯穿Y方向转动板的转轴与X方向转动板连接,所述X方向转动板上设置有视觉验证测试系统,所述X方向转动板、Y方向转动板和Z方向转动板均为L型结构。