曾 磊 ，陈 明 ，朱 超 ，刘延芳 2，张昕蕊 ，金 俨 ，胡成威 ，刘 宾

(1.北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室，北京 100094；2.哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001)

1 引言

在轨空间机构工作在失重环境而在地面受重力环境影响，性能发生显著变化，甚至无法开展试验。为测试考核在太空中失重环境下的运动性能，研制一套能够对失重环境进行模拟的装置对于空间探测任务的顺利完成具有非常重要的意义。目前比较常用的模拟方法主要是悬挂法、气浮法和水浮法。悬挂法存在很多外加干扰，精度有限；常规气浮式仿真系统只能提供两维空间的运动模型；水浮法维护费用较高，流体阻尼影响被测对象的运动性能。

中国大型空间机械臂具有7个自由度，地面模拟零重力试验需要实现在三维空间中7个自由度的全物理运动模拟，上述3种方法单独都难以实现。

本文基于气浮平台的零重力模拟方法，提出一种以气浮支撑为主，辅以悬吊的零重力模拟方法，利用气足悬浮＋悬吊的方法实现空间机械臂三维空间、七自由度运动的全物理地面模拟，并通过测试试验验证所提出方法的有效性。

2 空间机械臂情况概括

中国空间站大型机械臂具有7个自由度，臂长约10 m，如图1所示。主要包括7个关节、2根臂杆、1个中央控制器、2套末端执行器以及一套视觉相机系统，所有关节均为转动关节，关节的配置采用肩3＋肘1＋腕3构型方案。关节采用模块化设计，其结构形式完全相同。……