随着2020年11月24日嫦娥五号在海南文昌航天发射场发射并成功在月球带回土壤样本,标志着我国载人登月计划又向前迈进了一大步。由于月球表面的环境与地球表面天差地别,为了保证宇航员的人身安全与月球作业的顺利进行,在宇航员踏上月球地表之前,需要在地球上做好充分的模拟训练以适应月球环境,而模拟训练中低重力模拟是其中较重要的一环。本课题旨在设计一种低重力模拟系统,利用绳索并联机构主动跟随训练者,并利用恒拉力吊索提供补偿力,从而达到模拟低重力的目的,对宇航员低重力训练具有重要的意义。以下对论文具体研究内容进行详细阐述:分析人体在地面模拟月球低重力环境的受力特性。根据模型数据计算得出模拟月球重力环境时,需要提供的补偿力和补偿力矩的大小,根据补偿力矩大小论证只通过一根绳索提供重力补偿的可行性。根据技术要求确定模拟系统的结构方案与整体控制方案,并根据实际要求,确定控制系统的具体通信方案。对系统进行运动学分析,解算出随动系统绳长与随动平面中点空间坐标的关系。分析系统的雅可比矩阵,并结合训练者的运动加速度变化,分析得出随动平面的工作空间,并根据随动平面在不同高度的工作空间大小不同,得出最佳的随动平面运动高度。根据训练者与地面接触情况,将系统分为两种空间状态。利用第二类拉格朗日方法建立系统两种空间状态时的动力学模型,通过Simulink模块验证建立的模块。建立直流电机驱动绳索单元的力控制模型。为恒拉力子系统设计控制器,并调节控制器的参数。根据偏角、偏角微分、偏角积分（干扰力冲量）为零的条件确定随动机构的控制律,并结合转置逆雅可比控制方法设计外环为位置环、内环为速度环的随动机构控制器。对恒力机构与随动机构的控制系统进行Simulink仿真分析,通过输出曲线验证系统控制方法。建立由运动控制卡、直流伺服驱动器、数据采集卡、拉力传感器、角度传感器、工控机等组成的实验样机。利用上位机分析直流伺服电机驱动单元的稳定性,并通过调节驱动器控制环节参数校正驱动单元的性能,通过对样机进行绳索驱动单元恒力控制实验、绳索驱动单元角度跟踪实验,验证恒拉力机构恒力控制与随动机构单个电机位置控制。