一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统

1.本发明属于运载火箭回收技术领域，尤其涉及一种可重复使用运载火箭的地面回收平台。


背景技术：

2.世界各大国对太空资源的抢占日益激烈，快速高效往返于天地之间的运载火箭系统是如今研究的热点问题，而实现快速高效往返于天地之间的运载火箭系统中重要的研究热点就是运载火箭的回收与重复利用。现如今大多数回收方案是在箭上安装着陆腿，在火箭子级降落过程中，通过发动机的多次点火进行减速和调整姿态，在接近回收平面前，打开火箭着陆腿，并将着陆腿锁定避免其反折导致回收失败。
3.针对运用着陆腿回收技术的方法，着陆腿安装和受力点一般位于回收子级部分的下部，此时呈现一个倒立摆系统，属于临界稳定状态，因此对回收火箭的姿态要求极高，即对调姿的火箭发动机的性能和精度要求很高；着陆腿回收方案中为了保证其回收火箭的可靠性，对于着陆腿结构部分的设计较为复杂，导致其重量大大增加，从而使得运载火箭的有效载荷进一步缩减，这些都大大增加了发射的成本。


技术实现要素：

4.针对现有火箭回收系统存在的技术问题：(1)着陆腿回收结构复杂且稳定性较差；(2)对调姿火箭发动机的性能和精度要求高；(3)减少了火箭的有效载荷。本发明主要目的是提供一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，通过导航通讯模块实时获取并输出目标回收火箭和地面回收平台之间的位置和姿态信息，跟随控制模块驱动卷扬电机调节并联机构外绳索的长度实现调节火箭回收笼的姿态，能够减少火箭发射时所携带附加装置从而提高对目标回收火箭的有效载荷。通过火箭回收笼内设有的内绳索、滑块和滑槽的协同作用逐渐抱紧锁定目标回收火箭，能够降低对调姿火箭发动机的性能和精度要求。在并联绳索端部布设缓冲装置，通过缓冲装置吸收目标回收火箭的势能和动能，使目标回收火箭的速度逐渐减小直至为零，提高对目标回收火箭的安全性和稳定性。
5.本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
6.本发明公开的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，包括固定基座、索驱并联机构、火箭回收笼。
7.所述固定基座包括斜拉杆、斜拉杆固定板、卷扬电机固定板、和导航通讯模块。斜拉杆用于固定索驱并联机构中的支撑立柱。斜拉杆固定板安装在固定基座上。卷扬电机固定板用于安装卷扬电机。
8.所述导航通讯模块通过三维激光雷达实时获取并传递目标回收火箭和地面火箭回收系统之间的位置和姿态信息。三维激光雷达安装于地面火箭回收系统的指定位置，采用三维激光雷达对地面火箭回收系统进行激光扫描，构建三维空间地图，在目标回收火箭返回过程中，当进入三维激光雷达扫描范围内时，三维激光雷达可获得目标回收火箭在三
维地图内实时的位置信息和姿态信息，与此同时也同步获得火箭回收笼的位置信息和姿态信息，将以上两者的信息均传输至跟随控制模块中。
9.所述索驱并联机构通过设置卷扬电机为速度模式以最大速度驱动外绳索快速运动，迅速调节火箭回收笼所处的位置及姿态，提高对目标回收火箭姿态的适应性和快速响应。所述索驱并联机构包含x根支撑立柱、y套绳索滑轮机构、卷扬电机和跟随控制模块。其中x1≥3，y1≥6，且x1＝k1y1(k1≥2)。滑轮数量为x2个，支撑立柱数量为y2根。其中x2≥3，y2≥6，且x2＝k2y2(k2≥2)。x根支撑立柱按周向布置在火箭回收笼四周。单套绳索滑轮机构包括滑轮安装板、滑轮、绳索吊环、外绳索。外绳索一端与卷扬电机相连，外绳索另一端通过滑轮、绳索吊环与火箭回收笼上的外绳索挂杆相连。所述卷扬电机包括多级减速器、编码器、绳索卷筒和抱闸。
10.所述跟随控制模块用于接收和反馈导航通讯模块传递的信息，将接收的信息整合解算转换为卷扬电机的输出信号从而带动外绳索运动，进而调节火箭回收笼的位置和姿态。在调整火箭回收笼的位置时，将卷扬电机设置为速度模式，以最大速度驱动外绳索快速运动，迅速调节火箭回收笼所处的位置。
11.所述每根支撑立柱至少附加一套绳索滑轮机构，即每根立柱至少牵出一根外绳索。滑轮固定在滑轮安装板上，滑轮安装板固定在支撑立柱上。
12.所述火箭回收笼是用于抱紧锁定回收火箭的装置。所述火箭回收笼内设有内绳索挂杆、内绳索、滑块、滑槽和抱紧锁定控制模块。火箭回收笼内部至少有一层内绳索滑块滑槽机构，其中每层至少包含三根内绳索。内绳索一端固定在内绳索挂杆上，内绳索另一端与滑槽内的滑块相连。在静止状态时内绳索附着在火箭回收笼的内壁上。当开始回收作业时，抱紧锁定控制模块控制滑块在火箭回收笼内部沿滑槽滑动，从而带动内绳索将火箭回收笼内部用于抱紧锁定目标回收火箭的穿越内径逐渐缩小，进而实现抱紧锁定目标回收火箭，即通过火箭回收笼内设置的内绳索、滑块和滑槽的协同作用逐渐抱紧锁定目标回收火箭。
13.至此，目标回收火箭的势能和动能通过卷扬电机、外绳索、内绳索消耗殆尽，实现了火箭回收过程中过载系数低且变化范围较小，极大提高火箭回收的安全性，降低火箭结构系统设计的安全裕量，提高火箭的有效载荷。
14.作为优选，在并联绳索端部布设缓冲装置，通过缓冲装置吸收目标回收火箭的势能和动能，使目标回收火箭的速度逐渐减小直至为零，提高对目标回收火箭的安全性。
15.所述缓冲装置为弹簧缓冲器、液压缓冲器、缓冲材料如蜂窝铝板或采用卷扬电机实现缓冲装置的缓冲功能，作为进一步优选，缓冲装置采用卷扬电机，通过设置卷扬电机为电流模式，以根据目标回收火箭下落时外绳索上力值的变化实时调节输出力矩的大小，实现快速释放消耗目标回收火箭的动能和势能，以达到缓冲装置的目的。
16.作为优选，所述火箭回收笼的滑槽内安装不同位置的限位装置，根据目标回收火箭直径的大小预先调整不同位置的限位，防止内绳索收紧过量对目标回收火箭造成破坏，提高火箭回收的可靠性。
17.作为优选，所述固定基座、x根支撑立柱、y套绳索滑轮机构以及火箭回收笼表面应具有防烧蚀耐热涂层。
18.作为优选，所述跟随控制模块应设有限位功能，当外绳索释放长度超过预先的设定值时控制卷扬电机抱闸，避免外绳索释放过多导致火箭回收笼的位置距离地面过近，从
而导致目标回收火箭与地面发生碰撞。
19.本发明公开的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统的工作方法分为四个阶段，分别为跟随段、对正段、抱紧段和锁定段。
20.地面火箭回收系统提前安装在目标回收火箭的待着陆点区域，在跟随段，导航通讯模块通过三维激光雷达实时获取并传递目标回收火箭和地面火箭回收系统之间的位置和姿态信息。三维激光雷达安装于地面火箭回收系统的指定位置，采用三维激光雷达对地面火箭回收系统进行激光扫描，构建三维空间地图，在目标回收火箭返回过程中，当进入三维激光雷达扫描范围内时，三维激光雷达可获得目标回收火箭在三维地图内实时的位置信息和姿态信息，与此同时也同步获得火箭回收笼的位置信息和姿态信息，将以上两者的信息均传输至跟随控制模块中。跟随控制模块对导航通讯模块传递的信息整合解算转换为卷扬电机的输出信号从而带动外绳索运动，进而调节火箭回收笼的位置和姿态。在调整火箭回收笼的位置时，将卷扬电机设置为速度模式，以最大速度驱动外绳索快速运动，迅速调节火箭回收笼所处的位置。在对正段，跟随控制模块根据导航通讯模块传递的信息逐步调节卷扬电机缓慢带动外绳索运动，精确调节火箭回收笼的位置和姿态，确保火箭回收笼轴线与目标回收火箭轴线接近重合，防止目标回收火箭在下降过程中与火箭回收笼发生碰撞。在抱紧段，目标回收火箭逐渐接近火箭回收笼抱紧锁定控制模块的指令随之触发，控制滑块在火箭回收笼内部沿滑槽滑动，从而带动内绳索将火箭回收笼内部用于抱紧目标回收火箭的穿越内径逐渐缩小，进而实现抱紧目标回收火箭。在锁定段，目标回收火箭的发动机关机，通过跟随控制模块切换卷扬电机为电流模式，以根据目标回收火箭下落时外绳索上力值的变化实时调节输出力矩的大小，实现快速消耗目标回收火箭的动能和势能。在卷扬电机、外绳索、内绳索的缓冲作用下，目标回收火箭的速度逐渐减小直至为零，从而实现火箭回收。
21.有益效果：
22.1、本发明公开的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，不再使用着陆腿而是利用地面回收系统实现火箭的软着陆，避免由于着陆腿质量引起的火箭运载能力下降和着陆模块增加火箭结构复杂性的问题，提高火箭的有效载荷，降低火箭结构的复杂度，进而减少发射成本。
23.2、本发明公开的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，采用索驱并联机构调节火箭回收笼的姿态，火箭回收笼内部的内绳索抱紧锁定目标回收火箭的方式，实现火箭的高精度非垂直回收，降低对调姿火箭发动机性能和精度的要求，进一步提高火箭回收的安全性。
24.3、本发明公开的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，在并联绳索端部布设缓冲装置，通过缓冲装置吸收目标回收火箭的势能和动能，使目标回收火箭的速度逐渐减小直至为零，提高对目标回收火箭的安全性和稳定性。
25.4、本发明公开的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，采用卷扬电机、外绳索、内绳索共同作为缓冲装置，再搭配跟随控制系统和抱紧锁定控制系统，实现火箭回收过程中过载系数低且变化范围较小，极大提高火箭回收的安全性，降低火箭结构系统设计的安全裕量，且具有回收平稳、卸载效率高的优点。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本技术实施例中一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统的结构示意图。
28.图2是本技术实施例中一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统未开始回收作业的结构示意图。
29.图3是本技术实施例中回收笼的结构示意图。
30.图4是本技术实施例中立柱索驱并联机构部分局部放大的结构示意图；
31.图5是本技术实施例中地面回收平台的导航通讯模块方式的示意图。
32.图6(a)、图6(b)、图6(c)、图6(d)是本技术实施例的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统工作过程的示意图。
33.其中：1—固定基座、2—索驱并联机构、3—火箭回收笼、4—目标回收火箭、5—支撑立柱、6—绳索滑轮机构、7—卷扬电机、8—滑槽、9—滑块、10—外绳索挂杆、11—内绳索挂杆、12—滑轮安装板、13—斜拉杆、14—斜拉杆固定板、15—卷扬电机固定板、16—滑轮、17—绳索吊环、18—外绳索、19—内绳索、20—三维激光雷达、21—激光雷达安装板、22—激光雷达支撑柱。
具体实施方式
34.为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
35.参照图1和图2，本技术实施例公开一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，包括固定基座1、索驱并联机构2、火箭回收笼3。
36.所述固定基座包括斜拉杆13、斜拉杆固定板14、卷扬电机固定板15、和导航通讯模块。斜拉杆用于固定索驱并联机构2中的支撑立柱5。斜拉杆固定板14安装在固定基座1上。卷扬电机固定板15用于安装卷扬电机7。
37.所述导航通讯模块通过三维激光雷达20实时获取并传递目标回收火箭4和地面火箭回收系统之间的位置和姿态信息。三维激光雷达20安装于地面火箭回收系统的指定位置，采用三维激光雷达20对地面火箭回收系统进行激光扫描，构建三维空间地图，在目标回收火箭4返回过程中，当进入三维激光雷达20扫描范围内时，三维激光雷达20可获得目标回收火箭4在三维地图内实时的位置信息和姿态信息，与此同时也同步获得火箭回收笼3的位置信息和姿态信息，将以上两者的信息均传输至跟随控制模块中。
38.所述索驱并联机构2通过设置卷扬电机7为速度模式以最大速度驱动外绳索18快速运动，迅速调节火箭回收笼3所处的位置及姿态，提高对目标回收火箭4姿态的适应性和快速响应。所述索驱并联机构2包含四根支撑立柱5、八套绳索滑轮机构6、卷扬电机7和跟随控制模块。四根支撑立柱5按周向布置在火箭回收笼3四周。单套绳索滑轮机构6包括滑轮安装板12、滑轮16、绳索吊环17、外绳索18。外绳索18一端与卷扬电机7相连，外绳索18另一端
通过滑轮16、绳索吊环17与火箭回收笼3上的外绳索挂杆10相连。所述卷扬电机7包括多级减速器、编码器、绳索卷筒和抱闸。
39.所述跟随控制模块用于接收和反馈导航通讯模块传递的信息，将接收的信息整合解算转换为卷扬电机7的输出信号从而带动外绳索18运动，进而调节火箭回收笼3的位置和姿态。在调整火箭回收笼3的位置时，将卷扬电机7设置为速度模式，以最大速度驱动外绳索18快速运动，迅速调节火箭回收笼3所处的位置。
40.所述每根支撑立柱5附加一套绳索滑轮机构6，即每根立柱牵出一根外绳索18。滑轮16固定在滑轮安装板12上，滑轮安装板12固定在支撑立柱5上。
41.所述火箭回收笼3是用于抱紧锁定回收火箭的装置。所述火箭回收笼3内设有内绳索挂杆11、内绳索19、滑块9、滑槽8和抱紧锁定控制模块。火箭回收笼3内部有一层内绳索滑块滑槽机构包含三根内绳索19。内绳索19一端固定在内绳索挂杆11上，内绳索19另一端与滑槽8内的滑块9相连。在静止状态时内绳索19附着在火箭回收笼3的内壁上。当开始回收作业时，抱紧锁定控制模块控制滑块9在火箭回收笼3内部沿滑槽8滑动，从而带动内绳索19将火箭回收笼3内部用于抱紧锁定目标回收火箭4的穿越内径逐渐缩小，进而实现抱紧锁定目标回收火箭4，即通过火箭回收笼3内设置的内绳索19、滑块9和滑槽8的协同作用逐渐抱紧锁定目标回收火箭4。
42.至此，目标回收火箭4的势能和动能通过卷扬电机7、外绳索18、内绳索19消耗殆尽，实现了火箭回收过程中过载系数低且变化范围较小，极大提高火箭回收的安全性，降低火箭结构系统设计的安全裕量，提高火箭的有效载荷。
43.在并联绳索端部布设缓冲装置，通过缓冲装置吸收目标回收火箭4的势能和动能，缓冲装置采用卷扬电机7，通过设置卷扬电机7为电流模式，以根据目标回收火箭4下落时外绳索18上力值的变化实时调节输出力矩的大小，实现快速释放消耗目标回收火箭4的动能和势能，使目标回收火箭4的速度逐渐减小直至为零，提高对目标回收火箭4的安全性。
44.所述固定基座1、四根支撑立柱5、八套绳索滑轮机构6以及火箭回收笼3表面涂有防烧蚀耐热涂层。导航控制模块与跟随控制模块安装于固定基座1的内部，不仅缩小了地面回收平台的体积，而且固定基座1还对整体控制模块具有一定的保护作用。
45.整体控制模块上设置有人机交互系统，人机交互系统用于显示和输入地面回收平台的状态信息、操作人员的控制指令等。
46.本实施例公开的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统的工作方法分为四个阶段，分别为跟随段、对正段、抱紧段和锁定段。
47.地面火箭回收系统提前安装在目标回收火箭4的待着陆点区域，在跟随段，导航通讯模块通过三维激光雷达20实时获取并传递目标回收火箭4和地面火箭回收系统之间的位置和姿态信息。三维激光雷达20安装于地面火箭回收系统的指定位置，采用三维激光雷达20对地面火箭回收系统进行激光扫描，构建三维空间地图，在目标回收火箭4回收返回过程中，当进入三维激光雷达20扫描范围内时，三维激光雷达20可获得目标回收火箭4在三维地图内实时的位置信息和姿态信息，与此同时也同步获得火箭回收笼3的位置信息和姿态信息，将以上两者的信息均传输至跟随控制模块中。跟随控制模块对导航通讯模块传递的信息整合解算转换为卷扬电机7的输出信号从而带动外绳索18运动，进而调节火箭回收笼3的位置和姿态。在调整火箭回收笼3的位置时，将卷扬电机7设置为速度模式，以最大速度驱动
外绳索18快速运动，迅速调节火箭回收笼3所处的位置。在对正段，跟随控制模块根据导航通讯模块传递的信息逐步调节卷扬电机7缓慢带动外绳索18运动，精确调节火箭回收笼3的位置和姿态，确保火箭回收笼3轴线与目标回收火箭4轴线接近重合，防止目标回收火箭4在下降过程中与火箭回收笼3发生碰撞。在抱紧段，目标回收火箭4逐渐接近火箭回收笼3抱紧锁定控制模块的指令随之触发，控制滑块9在火箭回收笼3内部沿滑槽8滑动，从而带动内绳索19将火箭回收笼3内部用于抱紧目标回收火箭4的穿越内径逐渐缩小，进而实现抱紧目标回收火箭4。在锁定段，目标回收火箭4的发动机关机，通过跟随控制模块切换卷扬电机7为电流模式，以根据目标回收火箭4下落时外绳索18上力值的变化实时调节输出力矩的大小，实现快速消耗目标回收火箭4的动能和势能。在卷扬电机7、外绳索18、内绳索19的缓冲作用下，目标回收火箭4的速度逐渐减小直至为零，从而实现火箭回收。
48.以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，其特征在于：包括固定基座(1)、索驱并联机构(2)、火箭回收笼(3)；所述固定基座包括斜拉杆(13)、斜拉杆固定板(14)、卷扬电机固定板(15)和导航通讯模块；斜拉杆用于固定索驱并联机构(2)中的支撑立柱(5)；斜拉杆固定板(14)安装在固定基座(1)上；卷扬电机固定板(15)用于安装卷扬电机(7)；所述导航通讯模块通过三维激光雷达(20)实时获取并传递目标回收火箭(4)和地面火箭回收系统之间的位置和姿态信息；三维激光雷达(20)安装于地面火箭回收系统的指定位置，采用三维激光雷达(20)对地面火箭回收系统进行激光扫描，构建三维空间地图，在目标回收火箭(4)回收返回过程中，当进入三维激光雷达(20)扫描范围内时，三维激光雷达(20)可获得目标回收火箭(4)在三维地图内实时的位置信息和姿态信息，与此同时也同步获得火箭回收笼(3)的位置信息和姿态信息，将以上两者的信息均传输至跟随控制模块中；所述索驱并联机构(2)通过设置卷扬电机(7)为速度模式以最大速度驱动外绳索(18)快速运动，迅速调节火箭回收笼(3)所处的位置及姿态，提高对目标回收火箭(4)姿态的适应性和快速响应；所述索驱并联机构(2)包含x根支撑立柱(5)、y套绳索滑轮机构(6)、卷扬电机(7)和跟随控制模块；其中x1≥3，y1≥6，且x1＝k1y1(k1≥2)；滑轮(16)数量为x2个，支撑立柱(5)数量为y2根；其中x2≥3，y2≥6，且x2＝k2y2(k2≥2)；x根支撑立柱(5)按周向布置在火箭回收笼(3)四周；单套绳索滑轮机构(6)包括滑轮安装板(12)、滑轮(16)、绳索吊环(17)、外绳索(18)；外绳索(18)一端与卷扬电机(7)相连，外绳索(18)另一端通过滑轮(16)、绳索吊环(17)与火箭回收笼(3)上的外绳索挂杆(10)相连；所述卷扬电机(7)包括多级减速器、编码器、绳索卷筒和抱闸；所述跟随控制模块用于接收和反馈导航通讯模块传递的信息，将接收的信息整合解算转换为卷扬电机(7)的输出信号从而带动外绳索(18)运动，进而调节火箭回收笼(3)的位置和姿态；在调整火箭回收笼(3)的位置时，将卷扬电机(7)设置为速度模式，以最大速度驱动外绳索(18)快速运动，迅速调节火箭回收笼(3)所处的位置；所述每根支撑立柱(5)至少附加一套绳索滑轮机构(6)，即每根立柱至少牵出一根外绳索(18)；滑轮(16)固定在滑轮安装板(12)上，滑轮安装板(12)固定在支撑立柱(5)上；所述火箭回收笼(3)是用于抱紧锁定回收火箭的装置；所述火箭回收笼(3)内设有内绳索挂杆(11)、内绳索(19)、滑块(9)、滑槽(8)和抱紧锁定控制模块；火箭回收笼(3)内部至少有一层内绳索滑块滑槽机构，其中每层至少包含三根内绳索(19)；内绳索(19)一端固定在内绳索挂杆(11)上，内绳索(19)另一端与滑槽(8)内的滑块(9)相连；在静止状态时内绳索(19)附着在火箭回收笼(3)的内壁上；当开始回收作业时，抱紧锁定控制模块控制滑块(9)在火箭回收笼(3)内部沿滑槽(8)滑动，从而带动内绳索(19)将火箭回收笼(3)内部用于抱紧锁定目标回收火箭(4)的穿越内径逐渐缩小，进而实现抱紧锁定目标回收火箭(4)，即通过火箭回收笼(3)内设置的内绳索(19)、滑块(9)和滑槽(8)的协同作用逐渐抱紧锁定目标回收火箭(4)。2.如权利要求1所述的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，其特征在于：在并联绳索端部布设缓冲装置，通过缓冲装置吸收目标回收火箭(4)的势能和动能，使目标回收火箭(4)的速度逐渐减小直至为零，提高对目标回收火箭(4)的安全性。3.如权利要求1所述的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，其特征在于：所述
缓冲装置为弹簧缓冲器、液压缓冲器、缓冲材料如蜂窝铝板或采用卷扬电机(7)实现缓冲装置的缓冲功能。4.如权利要求3所述的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，其特征在于：缓冲装置采用卷扬电机(7)，通过设置卷扬电机(7)为电流模式，以根据目标回收火箭(4)下落时外绳索(18)上力值的变化实时调节输出力矩的大小，实现快速释放消耗目标回收火箭(4)的动能和势能，以达到缓冲装置的目的。5.如权利要求1所述的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，其特征在于：所述火箭回收笼(3)的滑槽(8)内安装不同位置的限位装置，根据目标回收火箭(4)直径的大小预先调整不同位置的限位，防止内绳索(19)收紧过量对目标回收火箭(4)造成破坏，提高火箭回收的可靠性。6.如权利要求1所述的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，其特征在于：所述固定基座(1)、x根支撑立柱(5)、y套绳索滑轮机构(6)以及火箭回收笼(3)表面应具有防烧蚀耐热涂层。7.如权利要求1所述的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，其特征在于：所述跟随控制模块应设有限位功能，当外绳索(18)释放长度超过预先的设定值时控制卷扬电机(7)抱闸，避免外绳索(18)释放过多导致火箭回收笼(3)的位置距离地面过近，从而导致目标回收火箭(4)与地面发生碰撞。8.如权利要求1、2、3、4、5、6和7所述的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，其特征在于：地面火箭回收系统提前安装在目标回收火箭(4)的待着陆点区域，在跟随段，导航通讯模块通过三维激光雷达(20)实时获取并传递目标回收火箭(4)和地面火箭回收系统之间的位置和姿态信息；三维激光雷达(20)安装于地面火箭回收系统的指定位置，采用三维激光雷达(20)对地面火箭回收系统进行激光扫描，构建三维空间地图，在目标回收火箭(4)回收返回过程中，当进入三维激光雷达(20)扫描范围内时，三维激光雷达(20)可获得目标回收火箭(4)在三维地图内实时的位置信息和姿态信息，与此同时也同步获得火箭回收笼(3)的位置信息和姿态信息，将以上两者的信息均传输至跟随控制模块中；跟随控制模块对导航通讯模块传递的信息整合解算转换为卷扬电机(7)的输出信号从而带动外绳索(18)运动，进而调节火箭回收笼(3)的位置和姿态；在调整火箭回收笼(3)的位置时，将卷扬电机(7)设置为速度模式，以最大速度驱动外绳索(18)快速运动，迅速调节火箭回收笼(3)所处的位置；在对正段，跟随控制模块根据导航通讯模块传递的信息逐步调节卷扬电机(7)缓慢带动外绳索(18)运动，精确调节火箭回收笼(3)的位置和姿态，确保火箭回收笼(3)轴线与目标回收火箭(4)轴线接近重合，防止目标回收火箭(4)在下降过程中与火箭回收笼(3)发生碰撞；在抱紧段，目标回收火箭(4)逐渐接近火箭回收笼(3)抱紧锁定控制模块的指令随之触发，控制滑块(9)在火箭回收笼(3)内部沿滑槽(8)滑动，从而带动内绳索(19)将火箭回收笼(3)内部用于抱紧目标回收火箭(4)的穿越内径逐渐缩小，进而实现抱紧目标回收火箭(4)；在锁定段，目标回收火箭(4)的发动机关机，通过跟随控制模块切换卷扬电机(7)为电流模式，以根据目标回收火箭(4)下落时外绳索(18)上力值的变化实时调节输出力矩的大小，实现快速消耗目标回收火箭(4)的动能和势能；在卷扬电机(7)、外绳索(18)、内绳索(19)的缓冲作用下，目标回收火箭(4)的速度逐渐减小直至为零，从而实现火箭回收。

技术总结
本发明公开的一种基于索驱并联机构的地面火箭回收系统，属于运载火箭回收技术领域。本发明包括固定基座、索驱并联机构、火箭回收笼。本发明通过导航通讯模块实时获取并输出目标回收火箭和地面回收平台之间的位置和姿态信息，跟随控制模块驱动卷扬电机调节并联机构外绳索的长度实现调节火箭回收笼姿态，减少火箭发射时所携带附加装置从而提高对目标回收火箭的有效载荷。通过火箭回收笼内设有的内绳索、滑块和滑槽的协同作用逐渐抱紧锁定目标回收火箭，能够降低对调姿火箭发动机的性能和精度要求。在并联绳索端部布设缓冲装置，通过缓冲装置吸收回收火箭的势能和动能，使目标回收火箭的速度逐渐减小直至为零，提高对目标回收火箭的安全性和稳定性。火箭的安全性和稳定性。火箭的安全性和稳定性。


技术研发人员：宋晓东 张天赐 陈大远 张欢
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/5/13