CN106644514A - 一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于星球车单轮台架装置技术领域，具体涉及一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置。本发明具备有益效果：上位机通过控制加载机构电机的连续运动，从而实现测试车轮与土壤之间载荷的连续变化；通过将不同重量的配重块对称固定在滚珠丝杠的螺母上，从而能够改变单轮台架的连续加载的范围；加载机构电机的转轴的旋转运动通过行星齿轮减速箱和滚珠丝杠的传递后转化为螺母的直线运动，电机轴上安装有绝对位置编码器，因存在减速比和导程，螺母的微小直线位移对应到加载机构电机的角位移很大，因而绝对编码器上的数值变化范围很大，因驱动器能够控制加载机构电机位置的精确运动，所以螺母的位置控制精度很高，即单轮台架的载荷加载精度很高。

Description

一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置

技术领域

本发明属于星球车单轮台架装置技术领域，具体涉及一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置。

背景技术

星球车能够携带人员和设备在星球表面行走，是人类进行星球探测的重要工具，其性能的好坏影响很大。因星球表面的物理特性不同于地球表面，所以需要根据该星球表面的特性来设计星球车，以保证设计出的星球车能够满足使用要求。所以需要在地球表面通过模拟的方法来对星球车进行试验和测试。在研究星球车在星球表面行走的沉陷问题上，现有途径是通过加载不同大小的离散载荷，通过大量实验测得沉陷量，然后通过曲线拟合来得到沉陷量与载荷大小之间的关系，其缺点是结果不够精确，且浪费大量的时间和精力。

申请号为201310751504.2的发明专利公开了一种1/6g低重力平衡吊挂装置的控制系统，它对力传感器的测量值进行检测，通过PID控制电动缸的动作来提供固定的拉力。该系统结构复杂，耗能较多，且不能实现载荷的平稳连续变化。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：为解决准确测量星球车车轮沉陷量与载荷大小之间的关系，如何提供一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置，能够通过少量的试验准确得到不同轮子的沉陷量与载荷大小之间的关系，为星球车的设计提供依据。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置，其包括：

一对混凝土墙体1、一对台架导轨2、台架车体3、沉陷量测量机构4、单轮驱动电机5、减速器6、测试车轮7、盛放土壤的凹槽8、四连杆机构平台9、一对四连杆机构可动短杆10、一对四连杆机构横梁11、绝对编码器12、加载机构电机13、行星齿轮减速箱14、一对导向杆15、丝杠16、螺母17、一对四连杆机构可动长杆18、驱动器19、角度测量机构20、一对四连杆机构转轴21、第一安装基板22、第二安装基板23、第一轴承24、第二轴承25；

平行正对且等高的一对混凝土墙体1上沿着一对混凝土墙体1延伸的方向平行正对且等高地安放一对台架导轨2；首先构建台架坐标系，以铅直方向为Z向，一对台架导轨2的延伸方向为Y向，与Y-Z平面垂直的方向为X向，由此构建台架坐标系X-Y-Z；

台架车体3带有轮子，能够沿Y向移动，台架车体3在Y向的前后水平梁的中间位置分别固定有钢丝，能够在两个伺服电机的牵引下沿着Y向双向运动；沉陷量测量机构4是一个直线位移传感器，其固定端固定在台架车体3上，滑动端在重力的作用下自然垂落到四连杆机构平台9上，通过测量车轮加载前后四连杆机构平台在Z向的位移差来计算出沉陷量；

单轮驱动电机5的定子部分固定连接在四连杆机构平台9上，单轮驱动电机5的转子部分与减速器6的输入轴相连，减速器6的外壳固定连接在单轮驱动电机5的定子部分上，测试车轮7固定连接到减速器6的输出轴上,测试车轮7的轴心和减速器6输出轴的轴心重合且沿X向。盛放土壤的凹槽8水平布置在一对混凝土墙体1之间的Y向上，且使得测试车轮7在最大沉陷时沉陷量测量机构4不超量程；

四连杆机构平台9为一矩形平台机构，其沿Y向的两端部均设为相同的条状体，该条状体长度方向沿X向设置，两个所述条状体上各自设有一对连接机构，由此对于某一端部条状体处的一对连接机构而言，分为X向在前的设为第一连接机构及X向在后的第二连接机构，且所述第一连接机构处于所述条状体外侧，所述第二连接机构处于所述条状体内侧；

所述第一连接机构用于将所述一对四连杆机构可动短杆10之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台9端部，即某一条状体外侧，所述第二连接机构用于将所述一对四连杆机构可动长杆18之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台9端部，即该条状体内侧；从而对于另一条状体而言，同样通过该条状体上的第一连接机构和第二连接机构，实现另一四连杆机构可动短杆10之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台9另一端部外侧，以及另一四连杆机构可动长杆18之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台9端部内侧；

一对所述四连杆机构横梁11沿Y向的厚度与所述条状体沿Y向的厚度相同；所述一对四连杆机构横梁11上各自设有X向在前的第三连接机构及X向在后的第四连接机构；所述第三连接机构处于所述一对四连杆机构横梁11外侧，所述第四连接机构处于所述一对四连杆机构横梁11内侧；

所述第三连接结构用于将一对四连杆机构可动短杆10之一通过轴连接方式设置于一对四连杆机构横梁11之一的外侧，所述第四连接机构用于将所述一对四连杆机构可动长杆18之一通过轴连接方式设置于该四连杆机构横梁11之一的内侧；从而对于另一四连杆机构横梁11之一而言，同样通过该一对四连杆机构横梁11之一上的第三连接机构和第四连接机构，实现另外一对四连杆机构可动短杆10之一通过轴连接方式设置于另外一对四连杆机构横梁11之一外侧，以及另外一对四连杆机构可动长杆18之一通过轴连接方式设置于另外一对四连杆机构横梁11之一内侧；

第一连接机构和第二连接机构沿X向的距离与第三连接机构和第四连接机构沿X向的距离相等；第一连接机构和第三连接机构的距离与第二连接机构和第四连接机构的距离相等；由此，四连杆机构平台9、一对四连杆机构可动短杆10、一对四连杆机构横梁11、一对四连杆机构可动长杆18构成平行四边形结构，由一对四连杆机构可动短杆10构成的平面与由一对四连杆机构可动长杆18构成的平面相互平行，四连杆机构平台9所在的平面与由一对四连杆机构横梁11构成的平面相互平行；

所述一对四连杆机构横梁11沿X向水平固定在台架车体3上，即与台架导轨2垂直，根据平行四边形结构，可保证四连杆机构平台9一直保持水平，从而实现加载方向为垂向；

一对四连杆机构转轴21位于一对所述第四连接机构处；

再次建立空间坐标系，以一对四连杆机构转轴21的连线中点为坐标原点，以一对四连杆机构可动长杆18的延伸方向为X0轴，以一对四连杆机构转轴21的连线方向为Y0轴，以与X0-Y0平面垂直的方向为Z0轴；

第一安装基板22和第二安装基板23分别固定在一对四连杆机构可动长杆18上，且保证第一安装基板22的平面和第二安装基板23的平面分别垂直于X0轴；在第一安装基板22的平面和第二安装基板23上分别安装相同的第二轴承25和第一轴承24，且第二轴承25和第一轴承24的旋转轴心同时在X0轴上；在第二轴承25和第一轴承24之间安装有丝杠16，丝杠16只可绕X0轴转动，在丝杠16上安装有螺母17，螺母17上有两个同样尺寸的光滑的导向孔，所述两个导向孔中心线位于X0-Y0平面内，且与X0轴平行对称分布；穿过螺母17上的两个导向孔的为一对光滑的导向杆15，一对导向杆15的端点分别固定连接在安装基板22和安装基板23的相应位置处，从而可以实现在一对导向杆15的约束下，将丝杠16的旋转运动转化为螺母17的直线运动；

在一对所述第四连接机构处，一对四连杆机构转轴21与一对四连杆机构可动长杆18之间是固定连接，一对四连杆机构转轴21与一对四连杆机构横梁11之间是轴连接；角度测量机构20的旋转轴固定连接在一对四连杆机构转轴21之一上且保证轴心在一条直线上，角度测量机构20的外壳固定在一对四连杆机构横梁11之一上，由此可以测量一对四连杆机构可动长杆18之一和一对四连杆机构横梁11之一之间的夹角；

在第一安装基板22上固定连接行星齿轮减速箱14的外壳，行星齿轮减速箱14的输出轴与穿过第一安装基板22上的孔的丝杠16连接且保证行星齿轮减速箱14的输出轴的轴心在X0轴上，行星齿轮减速箱14的外壳上固定连接加载机构电机13的外壳，加载机构电机13的转子一端连接到行星齿轮减速箱14的输入轴上且保证轴心在一条直线上，加载机构电机13的转子另一端连接到绝对编码器12的旋转轴上且保证轴心在一条直线上，绝对编码器12除旋转轴外的部分固定到电机的定子上，驱动器19固定安装在第一安装基板22上。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：

(1)上位机通过控制加载机构电机的连续运动，从而实现了测试车轮与土壤之间载荷的连续变化；

(2)通过将不同重量的配重块对称固定在滚珠丝杠的螺母上，从而能够改变单轮台架的连续加载的范围；

(3)加载机构电机的转轴的旋转运动通过行星齿轮减速箱和滚珠丝杠的传递后转化为螺母(其上可固定配重块)的直线运动，电机轴上安装有绝对位置编码器，因为存在减速比和导程，螺母的微小直线位移对应到加载机构电机的角位移很大，因而绝对编码器上的数值变化范围很大，因驱动器能够控制加载机构电机位置的精确运动，所以螺母(其上可固定配重块)的位置控制精度很高，也即单轮台架的载荷加载精度很高；

(4)能够实现测试车轮在静止时沉陷量与所有量程范围内的载荷之间的关系测试；

(5)能够实现测试车轮在运动(包括匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动)且载荷变化(包括固定载荷、匀速变化载荷、非匀速变化载荷)情况下的沉陷量测量；

(6)通过对加载机构电机的位置控制来控制单轮台架载荷大小的方式比用力传感器反馈控制电动缸伸缩的方式节省能量且更稳定。

附图说明

图1是本发明的单轮移动台架示意图。

图2是本发明的载荷可连续调节的单轮加载四连杆机构示意图。

附图标记说明：

1、一对混泥土墙体；2、一对台架导轨；3、台架车体；4、沉陷量测量机构；5、单轮驱动电机；6、减速器；7、测试车轮；8、盛放土壤的凹槽；9、四连杆机构平台；10、一对四连杆机构可动短杆；11、一对四连杆机构横梁；12、绝对编码器；13、加载机构电机；14、行星齿轮减速箱；15、一对导向杆；16、丝杠；17、螺母(其上可固定配重块)；18、一对四连杆机构可动长杆；19、驱动器；20、角度测量机构；21、一对四连杆机构转轴；22、安装基板；23、安装基板；24、轴承；25、轴承。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决上述技术问题，本发明提供一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置，其包括：

一对混凝土墙体1、一对台架导轨2、台架车体3、沉陷量测量机构4、单轮驱动电机5、减速器6、测试车轮7、盛放土壤的凹槽8、四连杆机构平台9、一对四连杆机构可动短杆10、一对四连杆机构横梁11、绝对编码器12、加载机构电机13、行星齿轮减速箱14、一对导向杆15、丝杠16、螺母(其上可固定配重块)17、一对四连杆机构可动长杆18、驱动器19、角度测量机构20、一对四连杆机构转轴21、第一安装基板22、第二安装基板23、第一轴承24、第二轴承25；

图1和图2是本发明的结构原理示意图；平行正对且等高的一对混凝土墙体1上沿着一对混凝土墙体1延伸的方向平行正对且等高地安放一对台架导轨2；首先构建台架坐标系，以铅直方向为Z向，一对台架导轨2的延伸方向为Y向，与Y-Z平面垂直的方向为X向，由此构建台架坐标系X-Y-Z；

台架车体3带有轮子，能够沿Y向移动，台架车体3在Y向的前后水平梁的中间位置分别固定有钢丝，能够在两个伺服电机的牵引下沿着Y向双向运动；沉陷量测量机构4是一个直线位移传感器，其固定端固定在台架车体3上，滑动端在重力的作用下自然垂落到四连杆机构平台9上，通过测量车轮加载前后四连杆机构平台在Z向的位移差来计算出沉陷量；

单轮驱动电机5的定子部分固定连接在四连杆机构平台9上，单轮驱动电机5的转子部分与减速器6的输入轴相连，减速器6的外壳固定连接在单轮驱动电机5的定子部分上，测试车轮7固定连接到减速器6的输出轴上,测试车轮7的轴心和减速器6输出轴的轴心重合且沿X向。盛放土壤的凹槽8水平布置在一对混凝土墙体1之间的Y向上，且使得测试车轮7在最大沉陷时沉陷量测量机构4不超量程；

四连杆机构平台9为一矩形平台机构，其沿Y向的两端部均设为相同的条状体，该条状体长度方向沿X向设置，两个所述条状体上各自设有一对连接机构，由此对于某一端部条状体处的一对连接机构而言，分为X向在前的设为第一连接机构及X向在后的第二连接机构，且所述第一连接机构处于所述条状体外侧，所述第二连接机构处于所述条状体内侧；

所述第一连接机构用于将所述一对四连杆机构可动短杆10之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台9端部，即某一条状体外侧，所述第二连接机构用于将所述一对四连杆机构可动长杆18之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台9端部，即该条状体内侧；从而对于另一条状体而言，同样通过该条状体上的第一连接机构和第二连接机构，实现另一四连杆机构可动短杆10之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台9另一端部外侧，以及另一四连杆机构可动长杆18之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台9端部内侧；

一对所述四连杆机构横梁11沿Y向的厚度与所述条状体沿Y向的厚度相同；所述一对四连杆机构横梁11上各自设有X向在前的第三连接机构及X向在后的第四连接机构；所述第三连接机构处于所述一对四连杆机构横梁11外侧，所述第四连接机构处于所述一对四连杆机构横梁11内侧；

所述第三连接结构用于将一对四连杆机构可动短杆10之一通过轴连接方式设置于一对四连杆机构横梁11之一的外侧，所述第四连接机构用于将所述一对四连杆机构可动长杆18之一通过轴连接方式设置于该四连杆机构横梁11之一的内侧；从而对于另一四连杆机构横梁11之一而言，同样通过该一对四连杆机构横梁11之一上的第三连接机构和第四连接机构，实现另外一对四连杆机构可动短杆10之一通过轴连接方式设置于另外一对四连杆机构横梁11之一外侧，以及另外一对四连杆机构可动长杆18之一通过轴连接方式设置于另外一对四连杆机构横梁11之一内侧；

第一连接机构和第二连接机构沿X向的距离与第三连接机构和第四连接机构沿X向的距离相等；第一连接机构和第三连接机构的距离与第二连接机构和第四连接机构的距离相等；由此，四连杆机构平台9、一对四连杆机构可动短杆10、一对四连杆机构横梁11、一对四连杆机构可动长杆18构成平行四边形结构，由一对四连杆机构可动短杆10构成的平面与由一对四连杆机构可动长杆18构成的平面相互平行，四连杆机构平台9所在的平面与由一对四连杆机构横梁11构成的平面相互平行；

所述一对四连杆机构横梁11沿X向水平固定在台架车体3上，即与台架导轨2垂直，根据平行四边形结构，可保证四连杆机构平台9一直保持水平，从而实现加载方向为垂向；

一对四连杆机构转轴21位于一对所述第四连接机构处；

再次建立空间坐标系，以一对四连杆机构转轴21的连线中点为坐标原点，以一对四连杆机构可动长杆18的延伸方向为X0轴，以一对四连杆机构转轴21的连线方向为Y0轴，以与X0-Y0平面垂直的方向为Z0轴；

第一安装基板22和第二安装基板23分别固定在一对四连杆机构可动长杆18上，且保证第一安装基板22的平面和第二安装基板23的平面分别垂直于X0轴；在第一安装基板22的平面和第二安装基板23上分别安装相同的第二轴承25和第一轴承24，且第二轴承25和第一轴承24的旋转轴心同时在X0轴上；在第二轴承25和第一轴承24之间安装有丝杠16，丝杠16只可绕X0轴转动，在丝杠16上安装有螺母17，螺母17上有两个同样尺寸的光滑的导向孔，所述两个导向孔中心线位于X0-Y0平面内，且与X0轴平行对称分布；穿过螺母17上的两个导向孔的为一对光滑的导向杆15，一对导向杆15的端点分别固定连接在安装基板22和安装基板23的相应位置处，从而可以实现在一对导向杆15的约束下，将丝杠16的旋转运动转化为螺母17的直线运动；

在一对所述第四连接机构处，一对四连杆机构转轴21与一对四连杆机构可动长杆18之间是固定连接，一对四连杆机构转轴21与一对四连杆机构横梁11之间是轴连接；角度测量机构20的旋转轴固定连接在一对四连杆机构转轴21之一上且保证轴心在一条直线上，角度测量机构20的外壳固定在一对四连杆机构横梁11之一上，由此可以测量一对四连杆机构可动长杆18之一和一对四连杆机构横梁11之一之间的夹角；

在第一安装基板22上固定连接行星齿轮减速箱14的外壳，行星齿轮减速箱14的输出轴与穿过第一安装基板22上的孔的丝杠16连接且保证行星齿轮减速箱14的输出轴的轴心在X0轴上，行星齿轮减速箱14的外壳上固定连接加载机构电机13的外壳，加载机构电机13的转子一端连接到行星齿轮减速箱14的输入轴上且保证轴心在一条直线上，加载机构电机13的转子另一端连接到绝对编码器12的旋转轴上且保证轴心在一条直线上，绝对编码器12除旋转轴外的部分固定到电机的定子上，驱动器19固定安装在第一安装基板22上。

该发明装置具有如下功能：

(一)上位机通过控制两个伺服电机，通过钢丝拖动台架车体3以不同的速度正反向运动到Y向的不同位置处，从而实现测试车轮在Y向的运动。

(二)在上位机命令的控制下，单轮驱动电机5可以以不同的速度正反向运动到不同的位置，单轮驱动电机5的动力输出轴经过减速器6减速后驱动测试车轮7以不同的速度正反向运动到不同的位置。从而实现测试车轮7的运动，结合台架车体3的运动，能够实现不同滑转率和滑移率下的试验研究。

(三)驱动器19接收绝对编码器12的反馈信息，并根据上位机的控制指令控制加载机构电机13带动行星齿轮减速箱14旋转，行星齿轮减速箱14与丝杠16连接，将旋转运动传递给丝杠16；丝杠16和螺母17是一对滚珠丝杠副，螺母17在一对导向杆15的作用下将丝杠16的旋转运动转化为螺母(其上可固定配重块)17的直线运动，螺母17的位置变化将会导致对一对四连杆机构转轴21的力矩发生变化，在一个以一对四连杆机构转轴21为中心的力矩平衡系统中，土壤对测试车轮7的作用力必然发生变化，这样就实现了通过控制加载机构电机13的连续运动，实现了螺母17的连续运动，从而实现了对测试车轮7的连续可控加载。上位机能够实时读取驱动器19和绝对编码器12的信息。

(四)上位机通过读取角度测量机构20的数据，从而能够测量一对四连杆机构可动长杆18之一和一对四连杆机构横梁11之一之间的夹角，通过对该夹角变化的分析能够判断测试车轮7是否接触到盛放土壤的凹槽8中的土壤。

该发明装置能够进行如下测试：

(一)测试车轮7静止，沉陷量与所有量程范围内的载荷之间的关系测试

此时台架车体3静止，单轮驱动电机5静止，上位机控制加载机构电机13驱动螺母17从载荷最小的位置缓慢变化到载荷最大的位置，在这个过程中随时记录沉陷量测量机构4和绝对编码器12的反馈值，从而得到沉陷量与载荷之间的关系曲线。

(二)测试在固定载荷下，沉陷量与车轮7运动之间的关系测试

此时上位机控制加载机构电机13驱动螺母17到达指定的固定载荷对应的位置处，台架车体3在伺服电机拖动下运动(包括匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动等)，单轮驱动电机5驱动测试车轮7与台架车体3同速运动，记录沉陷量测量机构4的反馈值，从而得到在固定载荷下沉陷量随运动变化的关系曲线。

(三)测试车轮7运动且载荷变化情况下的沉陷量曲线。

上位机控制伺服电机拖动台架车体3运动(包括匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动等)，单轮驱动电机5驱动测试车轮7与台架车体3同速运动，上位机控制加载机构电机13驱动螺母17，从起始载荷对应的位置，速度为对应载荷变化(包括匀速变化载荷、匀变速变化载荷、非匀速变化载荷)的速度，运动到最终载荷对应的位置，记录沉陷量测量机构4的反馈值，从而实现在车轮运动且载荷变化情况下的沉陷量测量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置，其特征在于，其包括：一对混凝土墙体(1)、一对台架导轨(2)、台架车体(3)、沉陷量测量机构(4)、单轮驱动电机(5)、减速器(6)、测试车轮(7)、盛放土壤的凹槽(8)、四连杆机构平台(9)、一对四连杆机构可动短杆(10)、一对四连杆机构横梁(11)、绝对编码器(12)、加载机构电机(13)、行星齿轮减速箱(14)、一对导向杆(15)、丝杠(16)、螺母(17)、一对四连杆机构可动长杆(18)、驱动器(19)、角度测量机构(20)、一对四连杆机构转轴(21)、第一安装基板(22)、第二安装基板(23)、第一轴承(24)、第二轴承(25)；

平行正对且等高的一对混凝土墙体(1)上沿着一对混凝土墙体(1)延伸的方向平行正对且等高地安放一对台架导轨(2)；首先构建台架坐标系，以铅直方向为Z向，一对台架导轨(2)的延伸方向为Y向，与Y-Z平面垂直的方向为X向，由此构建台架坐标系X-Y-Z；

台架车体(3)带有轮子，能够沿Y向移动，台架车体(3)在Y向的前后水平梁的中间位置分别固定有钢丝，能够在两个伺服电机的牵引下沿着Y向双向运动；沉陷量测量机构(4)是一个直线位移传感器，其固定端固定在台架车体(3)上，滑动端在重力的作用下自然垂落到四连杆机构平台(9)上，通过测量车轮加载前后四连杆机构平台在Z向的位移差来计算出沉陷量；

单轮驱动电机(5)的定子部分固定连接在四连杆机构平台(9)上，单轮驱动电机(5)的转子部分与减速器(6)的输入轴相连，减速器(6)的外壳固定连接在单轮驱动电机(5)的定子部分上，测试车轮(7)固定连接到减速器(6)的输出轴上,测试车轮(7)的轴心和减速器(6)输出轴的轴心重合且沿X向。盛放土壤的凹槽(8)水平布置在一对混凝土墙体(1)之间的Y向上，且使得测试车轮(7)在最大沉陷时沉陷量测量机构(4)不超量程；

四连杆机构平台(9)为一矩形平台机构，其沿Y向的两端部均设为相同的条状体，该条状体长度方向沿X向设置，两个所述条状体上各自设有一对连接机构，由此对于某一端部条状体处的一对连接机构而言，分为X向在前的设为第一连接机构及X向在后的第二连接机构，且所述第一连接机构处于所述条状体外侧，所述第二连接机构处于所述条状体内侧；

所述第一连接机构用于将所述一对四连杆机构可动短杆(10)之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台(9)端部，即某一条状体外侧，所述第二连接机构用于将所述一对四连杆机构可动长杆(18)之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台(9)端部，即该条状体内侧；从而对于另一条状体而言，同样通过该条状体上的第一连接机构和第二连接机构，实现另一四连杆机构可动短杆(10)之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台(9)另一端部外侧，以及另一四连杆机构可动长杆(18)之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台(9)端部内侧；

一对所述四连杆机构横梁(11)沿Y向的厚度与所述条状体沿Y向的厚度相同；所述一对四连杆机构横梁(11)上各自设有X向在前的第三连接机构及X向在后的第四连接机构；所述第三连接机构处于所述一对四连杆机构横梁(11)外侧，所述第四连接机构处于所述一对四连杆机构横梁(11)内侧；

所述第三连接结构用于将一对四连杆机构可动短杆(10)之一通过轴连接方式设置于一对四连杆机构横梁(11)之一的外侧，所述第四连接机构用于将所述一对四连杆机构可动长杆(18)之一通过轴连接方式设置于该四连杆机构横梁(11)之一的内侧；从而对于另一四连杆机构横梁(11)之一而言，同样通过该一对四连杆机构横梁(11)之一上的第三连接机构和第四连接机构，实现另外一对四连杆机构可动短杆(10)之一通过轴连接方式设置于另外一对四连杆机构横梁(11)之一外侧，以及另外一对四连杆机构可动长杆(18)之一通过轴连接方式设置于另外一对四连杆机构横梁(11)之一内侧；

第一连接机构和第二连接机构沿X向的距离与第三连接机构和第四连接机构沿X向的距离相等；第一连接机构和第三连接机构的距离与第二连接机构和第四连接机构的距离相等；由此，四连杆机构平台(9)、一对四连杆机构可动短杆(10)、一对四连杆机构横梁(11)、一对四连杆机构可动长杆(18)构成平行四边形结构，由一对四连杆机构可动短杆(10)构成的平面与由一对四连杆机构可动长杆(18)构成的平面相互平行，四连杆机构平台(9)所在的平面与由一对四连杆机构横梁(11)构成的平面相互平行；

所述一对四连杆机构横梁(11)沿X向水平固定在台架车体(3)上，即与台架导轨(2)垂直，根据平行四边形结构，可保证四连杆机构平台(9)一直保持水平，从而实现加载方向为垂向；

一对四连杆机构转轴(21)位于一对所述第四连接机构处；

再次建立空间坐标系，以一对四连杆机构转轴(21)的连线中点为坐标原点，以一对四连杆机构可动长杆(18)的延伸方向为X0轴，以一对四连杆机构转轴(21)的连线方向为Y0轴，以与X0-Y0平面垂直的方向为Z0轴；

第一安装基板(22)和第二安装基板(23)分别固定在一对四连杆机构可动长杆(18)上，且保证第一安装基板(22)的平面和第二安装基板(23)的平面分别垂直于X0轴；在第一安装基板(22)的平面和第二安装基板(23)上分别安装相同的第二轴承(25)和第一轴承(24)，且第二轴承(25)和第一轴承(24)的旋转轴心同时在X0轴上；在第二轴承(25)和第一轴承(24)之间安装有丝杠(16)，丝杠(16)只可绕X0轴转动，在丝杠(16)上安装有螺母(17)，螺母(17)上有两个同样尺寸的光滑的导向孔，所述两个导向孔中心线位于X0-Y0平面内，且与X0轴平行对称分布；穿过螺母(17)上的两个导向孔的为一对光滑的导向杆(15)，一对导向杆(15)的端点分别固定连接在第一安装基板(22)和第二安装基板(23)的相应位置处，从而可以实现在一对导向杆(15)的约束下，将丝杠(16)的旋转运动转化为螺母(17)的直线运动；

在一对所述第四连接机构处，一对四连杆机构转轴(21)与一对四连杆机构可动长杆(18)之间是固定连接，一对四连杆机构转轴(21)与一对四连杆机构横梁(11)之间是轴连接；角度测量机构(20)的旋转轴固定连接在一对四连杆机构转轴(21)之一上且保证轴心在一条直线上，角度测量机构(20)的外壳固定在一对四连杆机构横梁(11)之一上，由此可以测量一对四连杆机构可动长杆(18)之一和一对四连杆机构横梁(11)之一之间的夹角；

在第一安装基板(22)上固定连接行星齿轮减速箱(14)的外壳，行星齿轮减速箱(14)的输出轴与穿过第一安装基板(22)上的孔的丝杠(16)连接且保证行星齿轮减速箱(14)的输出轴的轴心在X0轴上，行星齿轮减速箱(14)的外壳上固定连接加载机构电机(13)的外壳，加载机构电机(13)的转子一端连接到行星齿轮减速箱(14)的输入轴上且保证轴心在一条直线上，加载机构电机(13)的转子另一端连接到绝对编码器(12)的旋转轴上且保证轴心在一条直线上，绝对编码器(12)除旋转轴外的部分固定到电机的定子上，驱动器(19)固定安装在第一安装基板(22)上。