高海波，牛福亮，刘振，于海涛，李楠

哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室，哈尔滨 150001

微低重力环境包括在环星球轨道上近似为零的微重力环境以及在星球表面低于地球表面重力的低重力环境。处在微低重力环境中的航天器或宇航员的受力状态与动力学特性明显不同于在地球重力环境下。较小的重力使得航天器在有限的运载火箭发射载荷能力下可采用相较于地面强度、刚度更弱的结构件和驱动能力更小的驱动部件，从而为部署更多的其他器件提供空间。但这会导致在地球重力下这些航天器很轻易发生变形损坏，无法正常放置和进行相关测试实验。微低重力使得宇航员能够付出更少的肌肉力量来完成维修操作和搬运任务等。但这使得宇航员在太空中的“体感”与地球重力环境下大大不同，在地面进行的操作训练对太空任务执行的指导意义大打折扣[1-2]。

为了解决上述问题，需要研制一种在地面使用的能够模拟太空微低重力环境的系统，使得部署其中的航天器能够在地面进行发射前的测试实验，宇航员能够在地面开展太空任务模拟训练。为航天任务的顺利开展提供充足的实验验证与较高的可靠性[3-5]。

在地面模拟太空微低重力环境的研究和应用由来已久且研究成果较多，例如美国、苏联等国家从20世纪60年代开始设计过多种针对月球车、宇航员等应用的微低重力模拟系统。按照模拟原理的不同可以分为落塔法、抛物飞行法、水浮法、气浮法、悬吊法、外骨骼法和机械臂托举法。……