一種用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置及其運動控制方法與流程
2023-07-25 10:38:11
本發明屬於機械技術領域，具體涉及一種用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置及其運動控制方法。
背景技術：
複合材料能夠通過各個組成材料在性能上的相互協同作用，得到單一材料所無法比擬的優越綜合性能。因其重量輕、強度高、耐腐蝕、抗疲勞性能好、抗震性好等優點在航空航天產品中的用量越來越大。將其用於飛機結構上，可比常規的金屬結構減重20％～30％，並可明顯改善飛機氣動彈性特性，提高飛機性能。目前使用的模具工藝具有一定的缺點，不能滿足科學研究和現代化快速生產的需要，從而提出了一種新型的鋪纏結合的機身成型方式。在機身鋪放成型中，機身芯模在成型設備主軸的帶動下圍繞旋轉中心轉動，鋪絲頭做相應的鋪纏運動。在鋪纏成型時，芯模兩端裝夾在主軸上，由於芯模體積較大且軸向跨度很大，自身剛性很差因此極易產生彎曲變形，甚至在成型過程中發生斷裂。為了提高芯模成型時的剛性，需要在其中部安裝輔助承載裝置。但傳統的輔助承載結構一般需要人工調整，調整過程費時，而且調整後支撐的姿態固定不動，只適用於迴轉體工件，對於機身這種非迴轉體零件並不適用。
技術實現要素：
本發明為解決現在技術中的問題，提供一種在飛機機身鋪纏成型過程中，當採用兩承載輪支撐方式時，承載輪對飛機機身實時跟隨的方法。該方法簡單易行，在工業現場利用IPC快速、精準的計算出支撐輪瞬態位移，實現承載運動控制聯動。
本發明採用以下具體技術方案予以實現：
本發明一種用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置，它包括安裝基座組件、左承載組件、右承載組件，所述左承載組件、右承載組件分別固定在安裝基座組件的上方，所述左承載組件與右承載組件安裝位置對應，左承載組件和右承載組件位於同一水平直線，分別並位於機身的兩側。
所述的安裝基座組件包括有安裝底板、A電機支座、A軸承、A軸承座、導軌、A滑塊、B軸承、B軸承座、B滑塊、C軸承、C軸承座、B電機支座、滑軌支座，所述A電機支座、A軸承座、B軸承座、C軸承座、B電機支座從左向右分別通過螺釘固定在安裝底板上，滑軌支座通過螺釘固定在安裝底板上，滑軌支座上的導軌分前後兩條平行設置在軸的兩側，在兩條導軌中部兩側位置上分別安裝有A滑塊、B滑塊；導軌通過螺釘固定在滑軌支座上；A軸承、B軸承的內圈分別與絲槓過盈配合，A軸承、B軸承的外圈分別與A軸承座、B軸承座過盈配合；所述A軸承和A軸承座位於安裝底板的左側部，B軸承、B軸承座位於安裝底板的中部，並在兩個導軌中間。
所述左承載組件包括依次連接的伺服電機、聯軸器、絲槓、絲槓螺母、滾輪支座，以及軸承端蓋、橡膠圈、滾輪、滾輪軸、軸承、軸承套、鍵；
所述伺服電機通過螺栓固定在左端的A電機支座上，所述絲槓通過聯軸器與伺服電機連接，絲槓安裝在A軸承、B軸承上，並與絲槓螺母相配合安裝於滾輪支座的軸孔內，所述滾輪與兩側橡膠圈套在滾輪軸上，滾輪用鍵固定在滾輪軸上，防止滾輪與滾輪軸相對滑動，所述軸承安裝於軸承套內，軸承套套在滾輪支座的絲槓孔上，所述軸承端蓋貼合在軸承上，起防塵作用。
所述絲槓與A軸承和B軸承之間為緊配合，絲槓螺母通過螺釘固定在滾輪支座上，並與軸孔過盈配合，軸承內圈與滾輪軸之間為緊配合，軸承套與軸承端蓋通過螺釘固定在滾輪支座上，滾輪支座的兩側通過螺釘與A滑塊相連接，滾輪支座隨A滑塊在導軌上做往復運動。
所述的用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置，所述左承載組件與右承載組件的承載組件結構相同，同軸線，並且對稱安裝。
所述的用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置，所述左承載組件中的滾輪可繞滾輪軸自由轉動，隨著機身的轉動，滾輪始終在與絲槓軸線相平行的方向上貼合機身做水平往復運動，同時滾輪繞滾輪軸自由轉動，這樣的設計使得機身與滾輪間的滑動摩擦力轉變為了滾動摩擦力。
所述的用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置，所述C軸承、C軸承座、B滑塊用於右承載組件。
使用上述的用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置的運動控制方法,包含如下步驟：①通過機身三維模型，獲取機身被承載的模具截面外形輪廓曲線；②確定機身鋪纏成型時的旋轉中心，將機身輪廓曲線以一定的形式保存；③根據DXF文件存儲格式獲取機身輪廓點坐標；④選擇承載組件起始點；⑤求解承載組件各個位置和模具旋轉角度；⑥將計算出的承載組件瞬態位置輸出給下位機，實現承載組件的移動，並實現承載組件對機身的運動控制聯動，所述承載組件包括左承載組件、右承載組件。
所述的一種用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置的運動控制方法，包括以下具體內容和步驟:
採用上位機與下位機相結合的控制方式，所述中部承載裝置包括左承載組件和右承載組件；所述上位機為工業計算機，其用於通過運行承載組件軌跡計算程序獲得承載組件的運動軌跡數據，即機身旋轉到每一時刻時承載組件相應的移動位置，同時，上位機將所得到的數據在機身開始旋轉前傳輸給下位機，所述下位機採用多軸運動控制器，用於將從上位機接收來的承載組件運動軌跡數據保存到內存中，當機身開始旋轉時，運動控制器實時讀取機身所旋轉角度，同時在內存中找到與該角度所對應的承載組件運動位置控制承載組件運動，從而實現控制承載組件對機身的跟隨移動。
所述機身的旋轉角度在0至360度範圍內。
所述上位機所運行的承載軌跡計算程序利用Microsoft Visual C++6.0編程軟體編寫，所述承載軌跡計算程序運行時軌跡的計算方法為，當機身以機身旋轉中心旋轉角度為ω時，左承載組件和右承載組件跟隨機身輪廓截面運動到與機身相貼合的位置，所述機身旋轉中心軸線與左承載組件和右承載組件的運動水平線垂直，機身旋轉中心到承載輪輪心運動水平線的距離為L，整個支撐軌跡計算算法中機身位置固定不動，承載組件以機身旋轉中心為中心，以承載組件中的輪心與機身旋轉中心之間的距離為半徑，相切於機身輪廓截面做圓周運動，左承載組件和右承載組件的半徑為R。
所述右承載組件的瞬態位移計算方法包括以下具體步驟：
(1)讀取機身輪廓點坐標，在算法中虛擬建立坐標系
通過機身模具三維模型截取模具承載截面輪廓圖，以及對應的旋轉中心，並將機身模具承載截面輪廓曲線以二維多段線形式保存在DXF文件中，根據DXF文件的數據格式特徵編寫程序代碼，提取機身承載截面DXF文件數據，根據承載部分的結構，承載組件只沿水平線作往復運動，輪心運動水平線與機身模具旋轉中心距離為L，左承載組件；右承載組件中的承載輪半徑均為R；機身逆時針旋轉，承載輪始終與機身表面相切；被承載的模具截面旋轉中心為坐標原點O,承載輪中心為O0，Y軸與承載輪移動軸線交點為Q；被承載的模具截面輪廓上距離旋轉中心最近的節點為P1，順時針依序各節點為P1,P2,...,Pi,...,PS，其中S為輪廓節點總數，其中PiPi+1的中分點為Mi；
(2)求距離旋轉中心最近點坐標P1
在模具輪廓上，距離旋轉中心最近的節點P1是最明顯的特徵點，最容易被檢測和定位，因此以P1作為參考點，確定承載輪起始位置。當|OPi|取最小值時，Pi即為距離旋轉中心最近點坐標，記為P1(x1,y1)；
(3)求確定承載輪起始位置O0
承載輪與點P1相切時，P1、旋轉中心O和承載輪心O0位於同一直線上。將承載輪與被承載模具截面以O為圓心，OO0為半徑順時針旋轉，直到承載輪圓心位於直線y＝-L上，選取此時模具位置作為模具旋轉的起始位置，此時承載輪圓心O0為承載輪的起始位置,記
(4)求承載輪下一位置O1及模具轉角ω1
線段P1P2的中點為M1(xM1,yM1)，過點M1做線段P1P2的中垂線，設中垂線上距離點M1為R的點為O1'，線段P1P2與線段M1O1'垂直，求解得到O1'坐標為O1'(x'O1,y'O1)，將承載輪與模具以O為圓心，OO1'為半徑逆時針旋轉，直到承載輪圓心位於直線y＝-L上，此時即為承載輪下一位置O1(xO1,yO1)，被承載模具從起始位置到達下一位置轉過的角度為線段OO1'和線段OO1之間的夾角ω1＝∠O1OO1'，求解可得承載輪下一位置O1(xO1,yO1)及被承載模具的旋轉角度ω1＝∠O1OO1'；
(5)保存數據
根據步驟(4)計算承載輪0每一時刻的位置坐標xO1,xO2,……,xOS並保存，計算被承載模具轉角ω1,ω2,……,ωS，計算結果應滿足ωι+1＞ωι，其中i＝1,2,…,S，當出現某一時刻ωm+1＜ωm(1＜m＜S)時，ωm+1＝π+ωm，保存模具轉角ωi，當模具旋轉的總角度大於360°時，停止計算。
所述左承載組件的瞬態位移計算方法包括以下具體步驟：在確定右承載組件起始位置後，依此求出與線段PiPi+1中點Mi相切的承載輪輪心坐標Oi'(xoi',yoi'),判別是否yOi'≥-L，若yOi'＜-L，則繼續求解下一輪心坐標，直到yOi'≥-L，將滿足yOi'≥-L的第一個承載輪輪心定義為OK'，此時有兩種情況：1)yOk'＝-L，則此時刻OK'即為左承載組件起始位置，；2)yOK'＞-L，前一時刻yOK-1'＜-L，此種情況將OK作為左承載組件起始位置，點OK為點OK'以O圓心，OOK'為半徑運動到直線y＝-L上的位置，計算求得左承載組件起始位置OK(xoK,yoK)及被承載模具旋轉角度θ1，右承載組件位於O0位置時，左承載組件位於OK，此時只有右承載組件與模具接觸，當模具轉過θ1角度後，模具與左承載組件相切；確定左承載組件起始位置後，按照右承載組件下一位置類似的求解過程，求解下一時刻左承載組件位置及模具轉角。
所述多軸運動控制器為翠歐MC405多軸運動控制器。
所述的一種用於飛機機身成型過程中中部承載裝置的運動控制方法，所述下位機的控制方法是：
在機身旋轉之前，下位機接收由上位機傳輸而來的左承載組件、右承載組件的運動數據，並將其保存到內存中。當機身加工程序開始運行，機身開始旋轉，下位機讀取機身瞬時旋轉角度，並從內存中讀取與之相對應的兩個承載組件的瞬時位置，控制左承載組件、右承載組件電機運轉，從而實現承載組件對機身的隨動支撐。
本發明與現有技術相比具有以下顯著的效果和優點：
本發明裝置機身模具在主軸的帶動下旋轉，承載裝置位於模具中後部，當機身模具旋轉時，左承載輪與右承載輪對機身模具形成支撐，根據機身模具姿態自動調整兩支撐輪之間的位置，貼合機身模具輪廓做水平方向上的往復運動。基於此種承載方式下，承載輪運動軌跡算法成為實現對承載輪運動自動化控制的關鍵技術之一。
本發明裝置可靠性高，綜合功能更強，能夠滿足在機身旋轉鋪放成型過程中能夠對凸曲面輪廓截面實時承載，能克服普通承載裝置剛性差和難於自動化控制的缺陷，生產效率高，生產能力大，產品質量穩定，無需人工手動調整等。
附圖說明
圖1為飛機機身成型過程中中部承載裝置安裝位置示意圖。
圖2為本發明裝置中部承載裝置結構示意圖。
圖3為本發明安裝基座組件機構示意圖
圖4為本發明左承載組件結構示意圖。
圖5為本發明左承載輪與軸連接示意圖。
圖6為本發明左滾輪支座結構示意圖。
圖7為飛機機身成型過程中中部承載裝置結構示意圖。
圖8為右承載組件位置變換示意圖。
圖9為飛機機身成型過程中中部承載裝置的簡化模型。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
參見圖1至圖9。
圖中各部件說明：
安裝基座組件(1)；左承載組件(2)；右承載組件(3)；機身(4)；承載輪輪心運動水平線(5)；旋轉中心(6)。
安裝底板(101)、A電機支座(102)、A軸承(103)、A軸承座(104)、導軌(105)、A滑塊(106)、B軸承(107)、B軸承座(108)、B滑塊(109)、C軸承(110)、C軸承座(111)、B電機支座(112)、滑軌支座(113)。
伺服電機(201)、聯軸器(202)、絲槓(203)、絲槓螺母(204)、滾輪支座(205)、軸承端蓋(206)、橡膠圈(207)、滾輪(208)、滾輪軸(209)、軸承(210)、絲槓孔(211)、軸承套(212)、鍵(213)、軸孔(214)。
一種用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置，它包括安裝基座組件(1)、左承載組件(2)、右承載組件(3)，所述左承載組件(2)、右承載組件(3)分別固定在安裝基座組件(1)的上方，所述左承載組件(2)與右承載組件(3)安裝位置對應，左承載組件(2)和右承載組件(3)位於同一水平直線，分別並位於機身(4)的兩側；
所述的安裝基座組件(1)包括有安裝底板(101)、A電機支座(102)、A軸承(103)、A軸承座(104)、導軌(105)、A滑塊(106)、B軸承(107)、B軸承座(108)、B滑塊(109)、C軸承(110)、C軸承座(111)、B電機支座(112)、滑軌支座(113)，所述A電機支座(102)、A軸承座(104)、B軸承座(108)、C軸承座(111)、B電機支座(112)從左向右分別通過螺釘固定在安裝底板(101)上，滑軌支座(113)通過螺釘固定在安裝底板(101)上，滑軌支座(113)上的導軌(105)分前後兩條平行設置在軸的兩側，在兩條導軌(105)中部兩側位置上分別安裝有A滑塊(106)、B滑塊(109)；導軌(105)通過螺釘固定在滑軌支座(113)上；A軸承(103)、B軸承(107)的內圈分別與絲槓(203)過盈配合，A軸承(103)、B軸承(107)的外圈分別與A軸承座(104)、B軸承座(108)過盈配合；所述A軸承(103)和A軸承座(104)位於安裝底板(101)的左側部，B軸承(107)、B軸承座(108)位於安裝底板(101)的中部，並在兩個導軌中間；
所述左承載組件(2)包括依次連接的伺服電機(201)、聯軸器(202)、絲槓(203)、絲槓螺母(204)、滾輪支座(205)，以及軸承端蓋(206)、橡膠圈(207)、滾輪(208)、滾輪軸(209)、軸承(210)、軸承套(212)、鍵(213)；
所述伺服電機(201)通過螺栓固定在左端的A電機支座(102)上，所述絲槓(203)通過聯軸器(202)與伺服電機(201)連接，絲槓(203)安裝在A軸承(103)、B軸承(107)上，並與絲槓螺母(204)相配合安裝於滾輪支座(205)的軸孔(214)內，所述滾輪(208)與兩側橡膠圈(207)套在滾輪軸(209)上，滾輪(208)用鍵(213)固定在滾輪軸(209)上，防止滾輪(208)與滾輪軸(209)相對滑動，所述軸承(210)安裝於軸承套(212)內，軸承套(212)套在滾輪支座(205)的絲槓孔(211)上，所述軸承端蓋(206)貼合在軸承(210)上，起防塵作用；
所述絲槓(203)與A軸承(103)和B軸承(107)之間為緊配合，絲槓螺母(204)通過螺釘固定在滾輪支座(205)上，並與軸孔(214)過盈配合，軸承(210)內圈與滾輪軸(209)之間為緊配合，軸承套(212)與軸承端蓋(206)通過螺釘固定在滾輪支座(205)上，滾輪支座(205)的兩側通過螺釘與A滑塊(106)相連接，滾輪支座(205)隨A滑塊(106)在導軌上做往復運動；
所述左承載組件(2)與右承載組件(3)的承載組件結構相同，同軸線，並且對稱安裝；
所述C軸承(110)、C軸承座(111)、B滑塊(109)用於右承載組件(3)。
所述左承載組件(2)中的滾輪(208)可繞滾輪軸(209)自由轉動，隨著機身(4)的轉動，滾輪(208)始終在與絲槓(203)軸線相平行的方向上貼合機身(4)做水平往復運動，同時滾輪(208)繞滾輪軸(209)自由轉動，這樣的設計使得機身(4)與滾輪(208)間的滑動摩擦力轉變為了滾動摩擦力。
使用上述的用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置的運動控制方法,包含如下步驟：①通過機身三維模型，獲取機身被承載的模具截面外形輪廓曲線；②確定機身鋪纏成型時的旋轉中心，將機身輪廓曲線以一定的形式保存；③根據DXF文件存儲格式獲取機身輪廓點坐標；④選擇承載組件起始點；⑤求解承載組件各個位置和模具旋轉角度；⑥將計算出的承載組件瞬態位置輸出給下位機，實現承載組件的移動，並實現承載組件對機身的運動控制聯動，所述承載組件包括左承載組件、右承載組件。
所述的一種用於飛機機身成型過程中的中部承載裝置的運動控制方法，包括以下具體內容和步驟:
採用上位機與下位機相結合的控制方式，所述中部承載裝置包括左承載組件(2)和右承載組件(3)；所述上位機為工業計算機，其用於通過運行承載組件軌跡計算程序獲得承載組件的運動軌跡數據，即機身旋轉到每一時刻時承載組件相應的移動位置，同時，上位機將所得到的數據在機身開始旋轉前傳輸給下位機，所述下位機採用多軸運動控制器，用於將從上位機接收來的承載組件運動軌跡數據保存到內存中，當機身開始旋轉時，運動控制器實時讀取機身所旋轉角度，同時在內存中找到與該角度所對應的承載組件運動位置控制承載組件運動，從而實現控制承載組件對機身的跟隨移動。
所述機身的旋轉角度在0至360度範圍內。
所述上位機所運行的承載軌跡計算程序利用Microsoft Visual C++6.0編程軟體編寫，所述承載軌跡計算程序運行時軌跡的計算方法為，當機身(4)以機身旋轉中心(6)旋轉角度為ω時，左承載組件(2)和右承載組件(3)跟隨機身(4)輪廓截面運動到與機身相貼合的位置，所述機身旋轉中心(6)軸線與左承載組件(2)和右承載組件(3)的運動水平線垂直，機身旋轉中心(6)到承載輪輪心運動水平線(5)的距離為L，整個支撐軌跡計算算法中機身(4)位置固定不動，承載組件以機身旋轉中心(6)為中心，以承載組件中的輪心與機身旋轉中心之間的距離為半徑，相切於機身輪廓截面做圓周運動，左承載組件(2)和右承載組件(3)的半徑為R。
所述右承載組件(3)的瞬態位移計算方法包括以下具體步驟：
(1)讀取機身輪廓點坐標，在算法中虛擬建立坐標系
通過機身(4)模具三維模型截取模具承載截面輪廓圖，以及對應的旋轉中心，並將機身模具承載截面輪廓曲線以二維多段線形式保存在DXF文件中，根據DXF文件的數據格式特徵編寫程序代碼，提取機身承載截面DXF文件數據，根據承載部分的結構，承載組件只沿水平線作往復運動，輪心運動水平線與機身(4)模具旋轉中心距離為L，左承載組件(2)；右承載組件(3)中的承載輪半徑均為R；機身逆時針旋轉，承載輪始終與機身表面相切；被承載的模具截面旋轉中心為坐標原點O,承載輪中心為O0，Y軸與承載輪移動軸線交點為Q；被承載的模具截面輪廓上距離旋轉中心最近的節點為P1，順時針依序各節點為P1,P2,...,Pi,...,PS，其中S為輪廓節點總數，其中PiPi+1的中分點為Mi；
(2)求距離旋轉中心最近點坐標P1
在模具輪廓上，距離旋轉中心最近的節點P1是最明顯的特徵點，最容易被檢測和定位，因此以P1作為參考點，確定承載輪起始位置。當|OPi|取最小值時，Pi即為距離旋轉中心最近點坐標，記為P1(x1,y1)；
(3)求確定承載輪起始位置O0
承載輪與點P1相切時，P1、旋轉中心O和承載輪心O0位於同一直線上。將承載輪與被承載模具截面以O為圓心，OO0為半徑順時針旋轉，直到承載輪圓心位於直線y＝-L上，選取此時模具位置作為模具旋轉的起始位置，此時承載輪圓心O0為承載輪的起始位置,記
(4)求承載輪下一位置O1及模具轉角ω1
線段P1P2的中點為M1(xM1,yM1)，過點M1做線段P1P2的中垂線，設中垂線上距離點M1為R的點為O1'，線段P1P2與線段M1O1'垂直，求解得到O1'坐標為O1'(x'O1,y'O1)，將承載輪與模具以O為圓心，OO1'為半徑逆時針旋轉，直到承載輪圓心位於直線y＝-L上，此時即為承載輪下一位置O1(xO1,yO1)，被承載模具從起始位置到達下一位置轉過的角度為線段OO1'和線段OO1之間的夾角ω1＝∠O1OO1'，求解可得承載輪下一位置O1(xO1,yO1)及被承載模具的旋轉角度ω1＝∠O1OO1'；
(5)保存數據
根據步驟(4)計算承載輪0每一時刻的位置坐標xO1,xO2,……,xOS並保存，計算被承載模具轉角ω1,ω2,……,ωS，計算結果應滿足ωι+1＞ωι，其中i＝1,2,…,S，當出現某一時刻ωm+1＜ωm(1＜m＜S)時，ωm+1＝π+ωm，保存模具轉角ωi，當模具旋轉的總角度大於360°時，停止計算。
所述左承載組件(2)的瞬態位移計算方法包括以下具體步驟：在確定右承載組件起始位置後，依此求出與線段PiPi+1中點Mi相切的承載輪輪心坐標Oi'(xoi',yoi'),判別是否yOi'≥-L，若yOi'＜-L，則繼續求解下一輪心坐標，直到yOi'≥-L，將滿足yOi'≥-L的第一個承載輪輪心定義為OK'，此時有兩種情況：1)yOk'＝-L，則此時刻OK'即為左承載組件(2)起始位置，；2)yOK'＞-L，前一時刻yOK-1'＜-L，此種情況將OK作為左承載組件(2)起始位置，點OK為點OK'以O圓心，OOK'為半徑運動到直線y＝-L上的位置，計算求得左承載組件(2)起始位置OK(xoK,yoK)及被承載模具旋轉角度θ1，右承載組件(3)位於O0位置時，左承載組件(2)位於OK，此時只有右承載組件(3)與模具接觸，當模具轉過θ1角度後，模具與左承載組件(2)相切；確定左承載組件(2)起始位置後，按照右承載組件(3)下一位置類似的求解過程，求解下一時刻左承載組件(2)位置及模具轉角。
所述多軸運動控制器為翠歐MC405多軸運動控制器。
所述的一種用於飛機機身成型過程中中部承載裝置的運動控制方法，所述下位機的控制方法是：
在機身旋轉之前，下位機接收由上位機傳輸而來的左承載組件(2)、右承載組件(3)的運動數據，並將其保存到內存中。當機身加工程序開始運行，機身開始旋轉，下位機讀取機身瞬時旋轉角度，並從內存中讀取與之相對應的兩個承載組件的瞬時位置，控制左承載組件(2)、右承載組件(3)電機運轉，從而實現承載組件對機身的隨動支撐。
在承載機身(4)的過程中，承載點就是機身輪廓曲線和承載輪輪廓曲線的交點，機身4和承載輪之間是滾動摩擦，沒有相對運動。
工作時，整個輔助承載裝置位於機身(4)的中後部，機身(4)在主軸的帶動下以一定的速度做旋轉運動。左承載組件(2)與右承載組件(3)以其絲槓(203)軸線為中心線，滾輪支座(205)帶動承載部分的滾輪(208)沿與絲槓(203)軸線相平行的方向上始終貼合機身(4)做往復運動，同時滾輪(208)繞滾輪軸(209)做自由旋轉運動。根據機身旋轉的瞬時姿態，兩承載輪分別在各自伺服電機的控制下，移動相應的位移，承載輪始終保持與機身外輪廓曲線貼合運動。當承載輪與機身外輪廓曲線貼合時，承載輪的自由轉動可將其與機身之間的滑動摩擦力轉化為滾動摩擦力，從而實現了輔助承載裝置在降低對承載輪和機身摩擦損耗的同時又實現了對機身的實時承載。