[發(fā)明專利]基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410264736.X
• 申請(qǐng)日: 2014-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN104057467A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高海波;鄧宗全;丁亮;劉振;李楠;呂鳳天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J19/00
• 分類號(hào): B25J19/00;B64G7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)械臂重力補(bǔ)償裝置，具體涉及一種基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)

空間機(jī)械臂在地面試驗(yàn)中，如果不進(jìn)行重力補(bǔ)償，重力的作用將會(huì)在各關(guān)節(jié)部位產(chǎn)生較大的力和力矩，會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至損壞機(jī)械臂。因此，需要研制機(jī)械臂重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，重力補(bǔ)償?shù)哪康氖且诘孛嫔夏M空間的零重力環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間機(jī)械臂的控制，進(jìn)行太空環(huán)境中機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)模擬試驗(yàn)。目前，國(guó)外已經(jīng)開發(fā)研制出的重力補(bǔ)償系統(tǒng)多種多樣，按實(shí)現(xiàn)方式分為：自由落體式、懸浮式、氣胎式、機(jī)械懸掛式。然而，國(guó)內(nèi)尚無(wú)針對(duì)機(jī)構(gòu)復(fù)雜的多關(guān)節(jié)空間機(jī)械臂開發(fā)的重力補(bǔ)償系統(tǒng)，要進(jìn)行空間機(jī)械臂的試驗(yàn)研究，需要結(jié)合機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)開發(fā)合適的重力補(bǔ)償系統(tǒng)。現(xiàn)有技術(shù)中還沒有解決此類問題的發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決目前沒有一種針對(duì)機(jī)構(gòu)復(fù)雜的多關(guān)節(jié)空間機(jī)械臂的重力補(bǔ)償系統(tǒng)的問題，進(jìn)而提出基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償裝置。

本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括固定懸掛機(jī)構(gòu)、主回轉(zhuǎn)臂氣浮平臺(tái)跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)和副回轉(zhuǎn)臂跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)，固定懸掛機(jī)構(gòu)和主回轉(zhuǎn)臂氣浮平臺(tái)跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)安裝在鋼架上，副回轉(zhuǎn)臂跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)的一端與主回轉(zhuǎn)臂氣浮平臺(tái)跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠解決空間機(jī)械臂的重力補(bǔ)償問題，為空間機(jī)械臂在地面實(shí)驗(yàn)提供了重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于理解和實(shí)現(xiàn)。機(jī)械臂重力補(bǔ)償系統(tǒng)的工作模式為機(jī)械臂根部固定展開模式。根部固定展開模式是指機(jī)械臂與衛(wèi)星本體固定后進(jìn)行功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)，本機(jī)構(gòu)在根部固定模式進(jìn)行功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)空間機(jī)械手分系統(tǒng)各關(guān)節(jié)的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，滿足各關(guān)節(jié)大角度范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)要求。基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案采用被動(dòng)隨動(dòng)式跟蹤方式。基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)由于采用了氣浮平臺(tái)使得重力補(bǔ)償裝置臂桿受扭小，驅(qū)動(dòng)阻力矩小；基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)械臂變形影響小，模擬精度高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償裝置包括固定懸掛機(jī)構(gòu)1、主回轉(zhuǎn)臂氣浮平臺(tái)跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)2和副回轉(zhuǎn)臂跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)3，固定懸掛機(jī)構(gòu)1和主回轉(zhuǎn)臂氣浮平臺(tái)跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)2安裝在鋼架上，副回轉(zhuǎn)臂跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)3的一端與主回轉(zhuǎn)臂氣浮平臺(tái)跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)2連接。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償裝置的固定懸掛機(jī)構(gòu)1包括第一桿1-1、第一懸掛板1-2和第一軸承1-3，第一懸掛板1-2的上端與第一桿1-1的中部連接，第一懸掛板1-2下端通過第一軸承1-3與機(jī)械臂4的第一機(jī)械臂桿4-1連接。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償裝置的主回轉(zhuǎn)臂氣浮平臺(tái)跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)2包括第二桿2-1、第一轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)2-2、主回轉(zhuǎn)臂2-3、氣浮平臺(tái)2-4、第三桿2-5、第二轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)2-6、第二懸掛板2-7和第二軸承2-8，氣浮平臺(tái)2-4的一端與第一桿1-1的一端連接，氣浮平臺(tái)2-4的另一端與第三桿2-5的上端連接，第二桿2-1的上端與氣浮平臺(tái)2-4連接，第二桿2-1的下端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)2-2與主回轉(zhuǎn)臂2-3的一端連接，主回轉(zhuǎn)臂2-3的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)2-6與第三桿2-5連接，第三桿2-5的下端與副回轉(zhuǎn)臂跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)3連接，副回轉(zhuǎn)臂跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)3通過第二懸掛板2-7通過第二軸承2-8與機(jī)械臂4的第二機(jī)械臂桿4-2連接。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于環(huán)狀氣浮平臺(tái)的氣浮軸承式機(jī)械臂重力補(bǔ)償裝置的副回轉(zhuǎn)臂跟蹤懸掛機(jī)構(gòu)3包括大回轉(zhuǎn)臂3-1、第三轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)3-2、小回轉(zhuǎn)臂3-3、第三懸掛板3-4和第三軸承3-5，大回轉(zhuǎn)臂3-1的一端與第三桿2-5的下端連接，大回轉(zhuǎn)臂3-1的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)3-2與小回轉(zhuǎn)臂3-3連接，小回轉(zhuǎn)臂3-3與第三懸掛板3-4的上端連接，第三懸掛板3-4的下端通過第三軸承3-5與機(jī)械臂4連接。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式三相同。

工作原理

機(jī)械臂的桿沿關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)，機(jī)械臂的桿位置不發(fā)生改變，第一懸掛板1-2始終垂直，懸第一掛板1-2固定不動(dòng)便可以實(shí)現(xiàn)零重力補(bǔ)償；機(jī)械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主回轉(zhuǎn)臂2-3進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第三桿2-5在氣浮平臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)大回轉(zhuǎn)臂和3-1和小回轉(zhuǎn)臂3-3進(jìn)行被動(dòng)跟蹤，以實(shí)現(xiàn)第二懸掛板2-7與第三懸掛板3-4保持垂直，進(jìn)行零重力補(bǔ)償；機(jī)械臂關(guān)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，大回轉(zhuǎn)臂進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)同步被動(dòng)跟蹤關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第二懸掛板2-7與第三懸掛板3-4保持垂直，進(jìn)行零重力補(bǔ)償；關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)懸掛繩的懸掛位置不發(fā)生變化，零重力補(bǔ)償系統(tǒng)不用轉(zhuǎn)動(dòng)就可以保持個(gè)懸掛繩的垂直，實(shí)現(xiàn)零重力補(bǔ)償；機(jī)械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小回轉(zhuǎn)臂被動(dòng)跟蹤關(guān)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，第三懸掛板3-4保持垂直，進(jìn)行零重力補(bǔ)償；機(jī)械臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)零重力補(bǔ)償沒有影響。